Качество процесса

Европейский стандарт качества EN ISO 9013 «Термическая резка» определяет классификацию видов термической резки, геометрические параметры изделий и качество.

Стандарт применим к материалам, которые могут быть подвергнуты кислородной резке, плазменной резке и лазерной резке, имея при этом толщину, в случае кислородной резки, от 3 до 300 мм, в случае плазменной резки на станках с ЧПУ или ручных, от 1 до 150 мм, и в случае лазерной резки, от 0,5 до 40 мм. Данный стандарт включает в себя требования к геометрическим параметрам изделия и допуски на размеры (качество).

Рисунок 18: Параметры качества плазменной резки

Важно определить правильное качество для каждого изделия, подвергаемого резке. Данный раздел содержит описание наиболее важных параметров качества.

5.1 Параметры качества

• Неровность и угловой допуск (u)

• Средняя высота от впадин до вершин (Rz5)

• Интервал борозд (n)

• Оплавление краёв вершин (r)

• Возможность образования грата или капли расплавленного металла в нижней части кромки реза

Для того чтобы определить u, следует сместиться на величину ∆a от верхней и нижней кромки реза.

∆a зависит от толщины листа.

5.2 Обозначения и определения

Качества кромки реза в материале, подвергаемом плазменной резке, определяется следующими величинами:

• Неровность (см. рис. 19) и угловой допуск (см. рис. 20)

• Средняя высота от впадин до вершин (Rz5) (см. рис. 21)

Рисунок 19: Допуск неровности	Рисунок 20: Допуск на угловой размер
Рисунок 21: Средняя высота от выступов до впадин

Следующие величины могут также быть использованы для визуального контроля качества:

• Интервал борозд (n) (см. рис. 22)

• Оплавление краёв вершин (r) (см. рис. 22 внизу)

5.3 Другие критерии качества

Образование грата в нижней части реза и брызги в верхней части реза

Грат представляет собой затвердевший металл и оксид металла, приставший к нижней части поверхности после выполнении плазменной резки. На верхней кромке поверхности, прошедшей плазменную резку могут также быть брызги. На формирование грата оказывает влияние множество переменных значений, относящихся к процессу, например, скорость резки, расстояние, на котором находится резак, сила тока, напряжение, плазменный газ и технология плазменной операции. Имеется также зависимость от таких переменных значений как сам материал, его толщина, состояние поверхности и перепады температуры материала во время резки. Грат может также образовываться, если скорость резки слишком велика или слишком мала. Обычно в середине диапазона между этими двумя предельными величинами находится та величина, при которой отсутствует грат. Способ плазменной резки и используемый газ являются важными факторами по недопущению образования грата.

Угловое отклонение

Во время плазменной резки поверхность реза обычно выходит под небольшим углом из-за температурного градиента в плазменной дуге. Наибольшая передача температуры происходит в верхней части реза, что заставляет плавиться большее количество материала, чем в нижней части. Чем большему обжатию подвергается дуга, тем меньше получается угловое отклонение реза. Угол реза также зависит от расстояния, на котором находится резак и от скорости резки. В традиционной плазменной резке угол резки с обеих сторон обычно составляет от 4 до 8 градусов.

При использовании плазменной технологии с повышенным обжатием, угол резки может быть уменьшен до величины меньше 1 градуса, так что вырезаемые детали имеют общие кромки реза.

Ширина реза

Действует практическое правило, по которому ширина реза при плазменной резке составляет от полутора до двух величин диаметра выхода сопла. Ширина реза зависит от скорости резки. Если уменьшить скорость резки, то рез становится шире.

Металлургический эффект (зона, подверженная тепловому влиянию)

По сравнению с кислородной резкой, зона, подверженная тепловому влиянию, меньше приблизительно на одну треть, если для нелегированных сталей используется плазменная резка. При обработке с помощью плазменной резки других материалов зона подверженная тепловому влиянию, варьирует, смотря по тому, что это за материал.

Насыщение азотом

В случае выполнения плазменной резки воздухом или азотом создаются такие условия, при которых на поверхности реза накапливается большое количество азота. В результате сварочный шов может иметь поры. При использовании кислорода образование пор может быть намного уменьшено.

Плазменная резка с повышенным обжатием даёт возможность добиться очень хорошего качества реза и высокой точности. Данная технология обеспечивает для элементов допуск ±0,2 мм и высокую точность повторения, позволяя, таким образом, получить резы сопоставимые по качеству с теми, которые даёт лазер.

Качество реза, которого можно добиться

Если выдерживаются определённые технические параметры резки, то можно на наиболее популярных марках конструкционных и высоколегированных сталей получить качество реза, которое соответствует стандарту. Изделия из алюминия также могут резаться в соответствии со стандартами, однако, у них высота от вершин до впадин несколько больше, чем у стали. Качество, которого можно добиться, обычно определяется разрезаемым материалом. Состояние кромки реза зависит от составляющих сплава: титан, магний и их сплавы, а также латунь и медь имеют зернистую структуру с такой высотой от вершин до впадин, которую нельзя посчитать, а также оценить на основании стандарта EN ISO 9013.

Плазменная резка с повышенным обжатием даёт возможность обеспечить хорошие результаты (см. рис. 23 и 24):

• Грат либо не образовывается вовсе, либо создаётся в ограниченном количестве
• Высокая точность контура при острых углах и кромках
• Узкий допуск неровности поверхностей реза
• Высокая точность подгонки (напр., разъёмов)
• Узкая зона, подверженная тепловому воздействию, незначительное искривление
• Минимальная высота от вершин до впадин, гладкая поверхность реза

• Возможность выполнения отверстий малых диаметров

Рисунок 23: Материалы с разным качеством поверхностей, подвергаемые плазменной резке с повышенным обжатием

Рисунок 24: Результаты плазменной резки по качеству сходны с теми, которые обеспечивает лазер

5.4 Выявление причин неисправностей и их устранение

Переменные значения процесса, которые могут повлиять на качество реза, включают в себя скорость резки, расстояние до резака (расстояние до изделия), тип плазменного и вторичного газа, размер сопла, а также ток резки. В табл. 6 предоставлены советы по выявлению причин неисправностей и их устранению.

Таблица 6: Наиболее  распространённые отклонения по качеству, связанные  с плазменной резкой, и способы их устранения