Modernizacja wypalarki plazmowej krok po kroku

Każde urządzenie stosowane w firmach produkcyjnych, po latach intensywnej eksploatacji ostatecznie przechodzi na zasłużoną emeryturę. Reguła ta sprawdza się także w przypadku wypalarek plazmowych. Na rynku pojawiają się nowsze i bardziej zaawansowane technologie, a tym samym użytkownicy mają coraz większe wymagania co do jakości elementów uzyskiwanych w procesie cięcia. Powyższy stan rzeczy często powoduje, że wymiana wypalarki staje się konieczna. Niestety współczesne trendy w zakresie wytrzymałości urządzeń przemysłowych i tendencja do oszczędzania surowców konstrukcyjnych powodują, że przed wymianą leciwego urządzenia warto rozważyć możliwość jego modernizacji, a przynajmniej modernizacji urządzenia plazmowego.

Do plusów modernizacji zaliczyć można:

• wzrost wydajności,

• niejednokrotnie bardzo duży skok jakości krawędzi i wycinanych otworów,

• niższy całkowity koszt eksploatacji,

• bezobsługowość,

• łatwość konfiguracji oraz trzymania parametrów już podczas pracy;

Ze względu na indywidualność każdej operacji modernizacji przecinarki plazmowej, warto jednak przeanalizować aspekty techniczne różnych typów urządzeń, co pozwoli na optymalne dobranie nowego sprzętu do aktualnych wymagań oraz cech zastanego urządzenia.

ASPEKTY DO ROZWAŻENIA

W przypadku podjęcia decyzji o modernizacji stołu CNC poprzez zmianę narzędzi cięcia na nowoczesne źródło plazmowe, stajemy przed wyborem między trzema podstawowymi typami przecinarek plazmowych, które mają zróżnicowane wymagania dotyczące osprzętu oraz pozwalają osiągać różną jakość krawędzi i otworów. Aby trafnie zdecydować, który z nich będzie najbardziej odpowiedni, należy rozważyć kilka aspektów.

Wymagania co do jakości cięcia

Gdy w grę wchodzi modernizacja wypalarki plazmowej, podstawową kwestią jest zdefiniowanie oczekiwanej jakości i cech ciętego elementu. Jeśli dany detal po wycięciu jest poddawany dalszej obróbce (np. fazowaniu), to skos uzyskany przy cięciu nie musi mieć decydującego znaczenia przy wyborze przecinarki, bowiem w tym przypadku istotniejsza będzie prędkość i wydajność cięcia.

Dla cienkich blach i drobnych niuansów wycinanych kształtów kluczowa może być wąska szczelina cięcia i możliwość zastosowania niższych amperaży. Stal nierdzewną można ciąć za pomocą sprężonego powietrza jako gazu plazmowego, co przekłada się na niższy koszt. Jednak dopiero zastosowanie gazów technicznych, takich jak azot lub mieszanin H35 i F5, pozwala na uzyskanie odpowiedniej estetyki lub akceptowalnej jakości.

Wymagania co do grubości cięcia

Kolejnym istotnym czynnikiem w kwestii modernizacji jest planowana maksymalna oraz typowa (np. 80-90% produkcji) grubość ciętych blach, pozwalająca ocenić potrzebny maksymalny prąd i wymaganą, możliwą grubość przebicia. Dla ekonomii cięcia ważne jest także, aby w miarę możliwości nie wybierać urządzenia „na styk”, a raczej zainwestować w sprzęt z zapasem mocy, co zapewni zmniejszone zużycie części eksploatacyjnych, w szczególności przy przebijaniu się przez materiał.

Intensywność i wielozmianowość eksploatacji

Na proces wycinania elementów składają się operacje:

• przygotowania formatek na stole,

• przygotowania programu cięcia,

• sam proces cięcia z przejazdami jałowymi,

• czas potrzebny na usunięcie wyciętych elementów oraz ażuru.

Sumaryczny czas rzeczywistego cięcia do całości procesu nazywamy cyklem procesu i wyrażamy go najczęściej w procentach. Typowy cykl procesu wynosi 50-60% i w takim przypadku nawet inwerterowe źródła Powermax z niepełnym cyklem pracy 60-80% nie powinny generować problemów. Jednak w przypadku długich cięć na grubych blachach może się zdarzyć, że chwilowy (mierzony w czasie 10 min.) cykl pracy zbliży się do 100%. W takich przypadkach lub gdy użytkownik planuje cięcie na 2 lub 3 zmianach, warto skupić się na urządzeniach chłodzonych cieczą 100% cyklu pracy (także na maksymalnym prądzie), takich jak MaxPro200 czy seria źródeł HPRXD.

Typ ciętego materiału

W przypadku cięcia stali nierdzewnej lub aluminium, gdzie zależy nam na dobrej jakości krawędzi, należy zastosować jako gaz plazmowy azot (N₂). Taką możliwość daje każde z urządzeń firmy Hypertherm. Proces ten wymaga jednak precyzyjnej kontroli prędkości, a spawalność ciętych materiałów bywa średnia. Dopiero urządzenia z serii HPRXD wyposażone w dodatkowe części eksploatacyjne pozwalające na cięcia stali szlachetnych, także mieszaniny gazów, tzn. H35 (35% wodoru i 65% argonu) lub F5 (5% wodoru i 95% azotu), zapewniają jeszcze większą tolerancję w zakresie prędkości cięcia, a przede wszystkim znacząco poprawiają spawalność tak wyciętych detali.

Rozmiar i typ stołu CNC

W tym aspekcie ważne są fizyczne wymiary stołu oraz duktów, którymi musi zostać poprowadzony palnik oraz pozostałe okablowanie. Maksymalna długość palnika dla urządzeń Powermax to 22m, lecz ze względu na spadek życia materiałów eksploatacyjnych zalecane jest używanie palników krótszych, tj. 7,5m lub 15m. Przekłada się to wprost na ograniczenia rozmiaru stołu do ok. maks. 2x6m. Rozwiązaniem tego problemu może być umieszczenie urządzenia Powermax na bramie stołu (o ile ile udźwig i rozmiar na to pozwala). Urządzenia MaxPro200 i HPRXD mogą posiadać znacznie dłuższe palniki i są zalecanym wyborem szczególnie dla stołów 12-metrowych i większych. W przypadku systemów HPRXD należy dodatkowo przewidzieć miejsce na bramie i suporcie palnika pod dodatkowe konsole gazowe.

Odporność na zakłócenia

Źródła Powermax różnią się od pozostałych produktów Hypertherm także sposobem zajarzania łuku plazmowego. W przypadku tych małych przecinarek jest to tzw. metoda stykowa polegająca na początkowym zetknięciu dyszy i elektrody, i ich rozsunięciu po załączeniu przepływu gazu. Taki sposób wytwarzania łuku związany jest z małą ilością generowanych zakłóceń i może być używany w otoczeniu nawet dość czułej elektroniki i komputerów.

MaxPro200 i HPRXD używają natomiast tzw. jonizatora, czyli układu generującego HV – wysokie napięcie (do 15kV) o wysokiej częstotliwości (rzędu megaherców) między szczeliną dysza-elektroda, co jest metodą szybszą i pewniejszą, lecz wiąże się to z chwilową generacją większych zakłóceń elektromagnetycznych w okolicach źródła i palnika. W takim przypadku wszelkie przewody stołu, w szczególności sygnałowe, muszą być ekranowane, podobnie jak obudowy poszczególnych komponentów i komputera CNC oraz zapewnić dobre uziemienie całości stołu. Na szczęście większość stołów niejako w standardzie spełnia te przemysłowe normy i nie sprawiają kłopotów po zainstalowaniu źródła HV.

INSTALACJA

Sam proces instalacji podzespołów modernizacyjnych w większości przypadków przebiega dość szybko i często jego rzeczywisty okres to od jednego dnia do tygodnia, w zależności od złożoności zadania i dostępności szczegółowej dokumentacji technicznej (m.in. DTR stołu). Należy także wygospodarować nieco czasu na testy cięcia różnych materiałów, w zróżnicowanych procesach oraz potencjalną kalibrację urządzenia. Po montażu następuje faza testów. Główne elementy wypalarki, które w przypadku montażu nowego źródła muszą ulec modyfikacji, to:

• mocowanie palnika na suporcie, jeśli średnice lub masy są różne,

• okablowanie sterujące pomiędzy komputerem CNC a przecinarką,

• okablowanie i oprzyrządowanie układu automatycznej kontroli wysokości palnika (THC),

• oraz w niektórych przypadkach tabele cięcia i inne parametry cięcia zapisane w sterowniku CNC;

Podsumowanie

Modernizacja wypalarki plazmowej poprzez zmianę źródła plazmowego jest rozwiązaniem godnym uwagi, gdyż pozwala na tchnięcie nowego ducha w urządzenia starsze, ale niejednokrotnie bardzo solidne i sprawdzone. Sam proces stwarza potrzebę indywidualnego podejścia do każdego tematu, lecz dobrze przeprowadzona modernizacja pozwala uzyskać wypalarkę, która posłuży przez kolejne lata przy kosztach niższych niż zakup nowego rozwiązania.