Guia Aprofundado de Máquinas de Corte a Plasma CNC: Características, Benefícios e Aplicações

Fundamentos

Máquina de corte a plasma CNC, também conhecida como cortador a plasma CNC, comumente usada para cortar metais para ampla variedade de propósitos. Máquina plasma CNC aplica abordagem de corte a plasma em usinagem CNC. Em operação CNC convencional, brocas ou ferramentas de corte usadas para cortar peças ou remover partes indesejadas por força física de perfurar, penetrar ou fatiar. Por outro lado, máquina plasma CNC não usa ferramentas convencionais mas jato de plasma quente.

Estes tipos especialmente adequados para operações que envolvem materiais condutores eletricamente. Ex: aço, aço inoxidável, alumínio, latão ou cobre todos cortados por tocha plasma. Mais materiais metálicos cortáveis com máquinas plasma CNC. Corte a plasma também aplicado em outros ambientes industriais como fabricação, reparo e restauração auto, construção, etc.

O Que é Plasma?

Plasma considerado quarto estado da matéria além de sólido, líquido e gás. Sabemos que matéria muda estado através de mudança de temperatura, aquecimento ou resfriamento. Natureza da mudança é dinâmica de energia. Regra básica: quando matéria sólida aquecida, gradualmente derrete e vira líquido. Quando mais aquecida, líquido evapora em gás. Onde plasma nisso?

Simples e direto: quando gás ou vapor aquecido ainda mais, gás ioniza e torna-se condutivo eletricamente e vira plasma. Cortador plasma transfere energia do gás condutivo para materiais condutivos, peças metálicas. Processo que transfere energia causa remoção das partes que plasma contacta.

Forma como partes são removidas ou dissecadas por plasma mais similar a usinagem por descarga elétrica ou corte a laser que usinagem CNC tradicional. Em vez de dissecar fisicamente, plasma derrete ou evapora partes. Corte a plasma considerado medida de corte de precisão em usinagem CNC.

Construção e Princípio de Funcionamento

Três componentes essenciais de máquina plasma CNC: fonte de alimentação, console de partida do arco plasma, e tocha plasma. Fonte de alimentação converte tensão AC em tensão DC constante 200-400 VDC. Tensão DC deve ser constante para manter arco plasma durante corte. Sistema de alimentação também controla saída de corrente baseada na quantidade necessária para cortar certos tipos e espessuras. Quanto mais espesso ou rígido a peça, maior saída de corrente requerida.

Máquina CNC plasma tipicamente carrega tocha plasma, movida em caminho dirigido por computador. Termo "CNC" refere-se a "Controle Numérico Computadorizado", significando que computador direciona movimento da máquina baseado em códigos numéricos em programa.

Tocha de máquina de corte a plasma CNC corta aço, aço inoxidável, alumínio, latão, cobre, e outros metais condutivos. Frequentemente implantada em oficinas de fabricação, reparo/restauro automotivo, construções industriais, ou operações de salvamento/sucata.

Devido à alta velocidade e natureza precisa, utilização de corte a plasma disseminada desde aplicações CNC industriais de larga escala até pequenas oficinas de hobbyistas. Mas componentes mais cruciais valem olhar:

Toda eletrônica no sistema CNC e drive trabalham e comunicam muito rápido, medindo e atualizando informação de posição a cada poucos milissegundos. Permite movimento suave e preciso para produzir peças cortadas a plasma com qualidade de borda suave, reta, consistente, e dimensões precisas.

• Tocha e Controlador de Tocha: Para cortar peças de chapas metálicas, CNC direciona movimento da tocha. Programa de peça responsável por dizer à tocha quando ligar/desligar. Programas normalmente criados por software "post-processor", que pega geometria de arquivo CAD e traduz para linguagem (M-codes e G-codes) que CNC lê.
• Sistema de Acionamento (Drive System): Máquina CNC plasma inclui sistema de acionamento com amplificadores, motores, encoders, cabos. Pelo menos dois motores para eixos X e Y. Amplificador para cada motor, pega sinal baixa potência do CNC e transforma em alta potência para iniciar motor. Cada eixo incorpora mecanismo de feedback, tipicamente encoder, gerando sinal digital indicando quão longe eixo viajou. Cabos direcionam potência ao motor do amplificador e levam sinais de posição do encoder de volta ao CNC.
• Sistema I/O: Cortador plasma CNC tem sistema elétrico cuidando de entradas e saídas. Essencialmente como plasma ligado pelo CNC no momento ótimo. Ex: feito ligando saída que fecha relé. CNC do cortador usa entradas como prompt para quando arco plasma iniciou e pronto para mover. São entradas/saídas fundamentais, mas obviamente podem haver muitas mais.

Muitos outros recursos suplementados ao cortador plasma CNC, como sistemas de controle de altura por tensão de arco, sistemas de chanfro plasma, sistemas de controle plasma integrados, etc. No entanto, fundamentos descritos acima comuns a todas máquinas, das mais simples às mais complicadas.

Princípio de Funcionamento Explicado

Como mencionado, gás plasma atuado por arcos gerados por eletrodo da fonte de alimentação. Primeiro arco piloto seguido por arco principal.
Quando fonte operada, aplica tensão negativa ao eletrodo, cátodo do circuito arco piloto. Então tensão positiva temporária colocada no bico, anodo do circuito arco piloto, e arco piloto iniciado. Conforme arco piloto flui através da abertura do bico à peça, circuito arco principal gerado e operação real de corte impulsionada para amperagem ótima.
Quando bico aberto pelo arco principal, máquina produz plasma até 20.000°C e move em direção à peça. Uma vez calor dado à peça, peça localizada começa derreter pelo gás plasma vaporizado. Após peça localizada completamente enfraquecida, partes desejadas do material na peça começam removidas. Neste momento, corrente e bico controlam fluxo do gás plasma, para perseguir cortes mais precisos e reduzir deformação dos produtos.
Quando tudo pronto, tocha seguiria instruções do programa CNC, mover-se-ia pela superfície da peça com velocidade apropriada e movimento requerido. Após isso, cortes desejados feitos na peça com precisão ótima e acabamentos suaves necessários.

Vantagens & Custos

Máquinas plasma controladas por CNC garantem precisão ótima das peças finais. Além disso, materiais mais espessos processados simplesmente pelo ajuste da fonte de alimentação. Portanto, usadas em variedade de aplicações. Ademais, cortadores plasma permitem custos de equipamento e operacionais menores, tornando máquina de corte com alto valor e efetividade.

Custos

Cortadores plasma CNC, particularmente tochas, já foram caros. Por isso, geralmente só em oficinas profissionais de solda e garagens/lojas muito bem equipadas. Porém, tochas plasma modernas ficando mais baratas e agora na faixa de preço de muitos hobbyistas, podendo ser menos de $300.

Unidades antigas podem ser pesadas, mas portáteis, enquanto algumas novas com tecnologia inversor pesam pouco, mas igualam ou excedem capacidades das antigas.

Segurança do Operador para Usinagem Relacionada a Plasma

Para garantir segurança de operadores de cortador plasma CNC, proteção ocular adequada e protetores faciais necessários para prevenir danos oculares (olhos de arco) e detritos.

Luvas de couro, avental, e jaqueta recomendados para prevenir queimaduras de faíscas e metal quente. Trabalhar em área limpa livre de líquidos, materiais e gases inflamáveis muito importante. Faíscas e metal quente de cortador plasma podem causar incêndios rapidamente se não isolados de objetos inflamáveis.

Cortadores plasma podem enviar faíscas quentes até 1,5m (5 pés) em certas situações. Operador tipicamente cego a incêndio iniciado porque atrás de protetor facial. Tome precauções para garantir área livre de riscos de incêndio.