Alegerea echipamentelor de debitare cu plasmă: sfaturi pentru o decizie reuşită (II)

Sudura

de Sorin Udrea

Alegerea echipamentelor de debitare cu plasmă: sfaturi pentru o decizie reuşită (II)

In cea de-a doua parte a articolului, înce­put în numărul precedent, voi încerca să prezint cât mai detaliat sistemele pentru controlul înălțimii torțelor de plasmă (numite pe scară largă și THC – Torch Height Control).

Voi încerca să fac acest lucru deoarece, de-a lungul timpului, am observat că, deşi toată lumea are impresia că aceste sisteme sunt toate la fel şi că nu reprezintă o componentă importantă dintr-un echipament automat de debitare, nici clienţii şi nici revânzătorii, respectiv, micii integratori locali, nu cunosc, cu adevărat, modul de funcţionare şi importanţa sistemelor pentru controlul înălţimii torţelor de plasmă.

Productivitatea unui echipament automat de debitare cu plasmă, precum şi calitatea pieselor debitate, depind, în mare măsură, de calitatea sistemului de control al înălţimii torţei de plasmă.

În general, în practică se întâlnesc următoarele situaţii, care au un impact foarte puternic asupra productivităţii unui echipament automat de debitare şi, desigur, a uşurinţei în utilizare:

1. Echipamente prevăzute cu THC de sine stătător, controlat de la propriul său panou de comandă. Acesta este cel mai simplu şi mai ieftin THC şi se întâlneşte, în general, pe echipamentele automate de debitare ieftine sau pe echipamente vechi, pe care se montează o sursă de plasmă. Din păcate, însă, în cazul de faţă, tabelele cu parametrii aferenţi sursei de plasmă instalată pe echipamentul de debitare nu sunt integrate în echipament şi din acest motiv operatorul va trebui să introducă manual parametrii de fiecare dată când se schimbă tipul de material sau grosimea acestuia, sau gama de consumabile. Acest lucru va conduce la pierderea productivităţii, la îngreunarea activităţii operatorului şi la creşterea probabilităţii de apariţie a unor erori.

Există şi unii producători de surse de plasmă, care produc propriul lor sistem THC şi care au integrat în controlerul extern al acestuia toate tabelele cu parametrii surselor lor. Astfel, pentru operator este suficient să introducă în panoul de comandă al THC-ului doar tipul de material şi grosimea acestuia, iar THC-ul îşi va seta singur toţi parametrii necesari unei debitări de calitate excelentă şi cu o foarte bună productivitate.

  Sistem de control de sine stătător, cu consolă de comandă externă

2. Echipamentele automate de debitare cu plasmă,care au integrat controlul THC-ului în comanda lor numerică, însă nu conţin o bază de date cu parametrii tehnologici de debitare, printre care şi cei ai THC-ului. Această situaţie este una des întâlnită, iar avantajul faţă de primul caz este că se mai uşurează activitatea operatorului, fără însă a creşte substanţial productivitatea. Riscul de apariţie al unor erori umane rămâne în continuare ridicat.

Sistem de control complet integrat în comanda numerică a echipamentului de debitare

3. Echipamentele au­tomate de debitare cu plasmăcare au integrat controlul THC-ului în comanda lor numerică şi dispun de baze de date cu toţi parametrii de debitare. Acesta este cazul ideal, deoarece permite atât creşterea productivităţii cât şi îmbunătăţirea calităţii şi eliminarea erorii umane, însă este şi varianta cea mai scumpă şi cea care necesită, din partea integratorului, o bună cunoaştere a procesului şi a tehnologiei de debitare.

Eficienţa şi precizia unui sistem de control al înălţimii torţei de debitare în timpul operaţiei de tăiere depinde, în mare măsură, de setarea şi păstrarea unei distanţe corecte între duză şi piesa de debitat. Pentru a obţine o distanţă corectă, echipamentul automat de debitare cu plasmă are nevoie de un sistem foarte precis pentru controlul înălţimii torţei.

Echipamentele automate de debitare cu plasmă utilizează, de multe ori, tensiunea arcului pentru determinarea înălţimii de lucru. Însă este avantajos, din punctul de vedere al îmbunătăţirii calităţii de debitare şi al măririi duratei de viaţă a consumabilelor, ca această înălţime să fie setată în milimetri.

În primul rând, indiferent de producătorul şi de tipul utilajului de debitare, există câţiva factori importanţi implicaţi în obţinerea unei calităţi optime de debitare cu plasmă: echipamentul trebuie să fie suficient de precis pentru a putea obţine o foarte bună precizie de poziţionare, iar acest lucru, după cum spuneam în numărul trecut, se rezolvă simplu, în cazul maşinilor moder­ne, prin utilizarea de servomotoare şi encodere foarte precise şi ghidaje liniare pe toate axele; de asemenea, ansamblul format din generatorul de plasmă, consola de gaze şi torţa de debitare trebuie să asigure o excelentă calitate a debitării şi un cost redus de utilizare (consum de gaze cât se poate de mic şi durată lungă de viaţă a consumabilelor). Însă, chiar şi dacă toate aceste lucruri sunt îndeplinite, în lipsa unui sistem de control pentru înălţimea torţei de debitare foarte precis şi stabil rezultatele finale nu vor fi cele dorite.

De-a lungul timpului s-au consacrat două modalităţi de control pentru distanţa dintre torţă şi tablă şi anume:

Modul de control prin tensiunea arcului 

Multe sisteme de control pentru înălţimea torţei folosesc doar tensiunea arcului pentru setarea înălţimii de tăiere. Acestea sunt cele mai simple şi ieftine THC-uri şi nu pot fi utilizate pe un echipament de debitare performant.

Tensiunea arcului este modul optim pentru controlul distanţei dintre duză şi tablă în timpul tăierii, însă nu şi pentru determinarea exactă a înălţimii de tăiere. Tensiunea arcului este o valoa­re direct proporţională cu distanţa dintre duză şi tablă. Toţi producătorii de generatoare de plasmă furnizează valoarea tensiunii arcului în tabele cu parametri, însă aceste valori corespund cu diverse înălţimi de debitare.

Setarea precisă a înălţimii de debitare prin intermediul tensiunii arcului depinde de diverşi factori cum ar fi: gradul de uzură al duzei; compoziţia şi presiunea gazului; modul în care este realizată împământarea echipamentului (rezistenţa electrică), ce variază în funcţie de suprafaţa pieselor. De exemplu, dacă din foaia de tablă s-a debitat un număr mare de piese, curentul va avea de străbătut o distanţă mai lungă, iar în acest fel rezistenţa electrică variază.

În practică, pentru aceeaşi înălţime de debitare s-au constatat, uneori, diferenţe de până la 15V. }inând cont de un raport de 3V la 1mm rezultă că poate exista o diferenţă de până la 5mm pentru aceeaşi valoare a tensiunii arcului. Acest lucru are un impact foarte mare asupra calităţii de debitare şi a uzurii consumabilelor.

Există însă şi anumite aplicaţii, în care utilizarea tensiunii arcului pentru măsurarea înălţimii de tăiere este avantajoasă. De exemplu, în cazul în care se determină noi parametri de debitare sau când se taie resturi de tablă.

Schema procesului de debitare cu plasmă

Modul de control prin înălţimea de debitare

Acest mod de control este alegerea perfectă, deoarece permite localizarea exactă a foii de tablă. Localizarea iniţială a foii de tablă se poate face în două moduri, în funcţie de alegerea integratorului şi, respectiv, de cerinţele aplicaţiei şi anume:

  • Contact ohmic – foarte bun atunci când tabla este curată şi, respectiv, când nu se debi­tează sub apă sau cu protecţie de apă, cum este cazul procesului WMS – Water Mist Secondary, dezvoltat de către Thermal Dynamics pentru debitarea oţelului inoxidabil şi a aluminiului (în locul gazului de protecţie).
  • Prin contactul direct al torţei cu tabla (forţa de contact poate fi reglată) – această modalitate elimină, practic, toate problemele care pot să apară în cazul contactului ohmic din cauza duzei / tablei murdare sau a apei care se poate acumula pe tablă (în cazul debitării sub apă, la suprafaţa apei sau cu protecţie de apă) şi care împiedică realizarea contactului electric. În cazul echipamentelor prevăzute cu ambele tipuri de detecţie, atunci când contactul ohmic nu funcţionează, vor intra în funcţiune senzorii pentru detecţia tablei prin contact direct.

Modul de lucru al procesului de debitare cu plasmă, aşa cum se poate vedea din fotografia 1 este următorul:

  • Torţa de debitare coboară din poziţia iniţială (1) şi atinge foaia de tablă localizând-o (2) (contact direct sau contact ohmic).
  • Apoi se deplasează până la înălţimea de amorsare (3).
  • După amorsare, torţa se ridică încă puţin, pentru a fi protejată în timpul străpungerii (4).
  • La încheierea timpului alocat străpungerii, torţa se mută la înălţimea setată, în milimetri, pentru debitare (5).
  • Înălţimea de debitare va fi păstrată constantă, până la finalizarea operaţiei (6).

Determinarea tensiunii arcului pentru controlul prin înălţimea de debitare

Valoarea actuală a tensiunii arcului este determinată în momentul în care torţa ajunge la înălţimea setată, în milimetri, pentru debitare.

Ulterior, tensiunea arcului astfel determinată este utilizată pentru controlul permanent al înălţimii de debitare.

În acest mod se obţine, întotdeauna, înălţimea optimă de tăiere, deoarece deviaţiile tensiunii arcului menţionate anterior sunt irelevante.

De asemenea, operatorul va putea seta şi controla mai uşor o distanţă în milimetri, decât folosind tensiunea arcului. Independent de factorii din mediul înconjurător, se vor obţine, în acest mod, rezultate constante de debitare.

Un THC de calitate oferă ambele moduri de control şi, de asemenea, permite reducerea timpilor morţi şi îmbunătăţirea calităţii de debitare prin intermediul unor funcţii precum:

  • Funcţia de pregaz – permite umplerea cu gaz a întregului traseu dintre consola de gaze şi torţa de debitare în timpul operaţiei de identificare iniţială (timpul necesar efectuării operaţiilor 1 şi 2 din schema procesului de debitare - foto 3).Sistemele avansate de control dispun de funcţia de pregaz care permite reducerea timpilor morţi.
  • Funcţia de recunoaştere a colţuriloreste, în momentul de faţă, standard pe majoritatea sistemelor de control de pe piaţă şi permite îmbunătăţirea calităţii colţurilor, prin controlul decelerărilor şi accelerărilor.
  • Funcţia de recunoaştere a kerf-ului (lăţimea canalului de debitare) nu este disponibilă pe toate sistemele de control, chiar dacă este o funcţie de importanţă capitală. Atunci când torţa intersectează o latură a piesei care a fost deja tăiată nu mai există metal sub torţă, iar tensiunea arcului creşte rapid, sistemele de control clasice determină coborârea torţei în scopul compensării variaţiei de tensiune, cauzând o coliziune între torţă şi tablă.

Sistemele de control performante vor recunoaşte această modificare rapidă a tensiunii şi vor dezactiva controlul în timpul traversării kerf-ului, în scopul evitării coliziunii. 


English summary

The control of the plasma torch height or of the distance between the torch and the flowing material has a critical role in ensu­ring an economic flowing process that takes into account:

  • process productivity affecting costs;
  • consumption of accessory materials and energy,
  • type of flowing material, conditions at the flowing surface etc.

Various height control methods are presen­ted, showing advantages, disadvantages, costs, progresses and achievements of ma­nufacturers of flowing equipment (hardware and software).


Sorin Udrea  este General Manager Laser Technology Soluţii Globale Srl 



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord