Μέσα στα χρόνια εξέλιξης της κοπής με Πλάσμα (Plasma), οι εταιρίες κατασκευής τέτοιων συσκευών παρουσιάζουν, εδώ και μια δεκαετία περίπου, μηχανές κοπής με υψηλή ευκρίνεια. Η κοπή με Plasma Yψηλής Eυκρίνειας παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με την συμβατική τεχνολογία. Τα πλεονεκτήματα αυτά είναι :

• 1. Μεγάλη βελτίωση στην καθετότητα κοπής
• 2. Η κοπή με μηδενικό γρέζι είναι εφικτή
• 3. Λεπτότερη κοπή (Kerf)
• 4. Με την ίδια μηχανή μεγάλο εύρος στα πάχη των προς κοπή ελασμάτων από πολύ λεπτό (0,5 mm) έως πολύ χοντρό (π.χ. 60 mm).

Από την άλλη, αυτό που πρέπει να γίνει κατανοητό είναι ότι η κοπή με PLASMA υψηλής ευκρίνειας αφορά όλο το σύστημα κοπής, που αποτελείται από τον πυρσό κοπής, την γεννήτρια ρεύματος, το σύστημα διανομής αερίων, την τράπεζα κοπής και τα συστήματα κίνησής της καθώς και το CNC που ελέγχει όλη την διαδικασία. Εάν όλα τα τμήματα του συστήματος δεν συνεργάζονται αρμονικά, τότε τα πλεονεκτήματα που προσφέρει το Plasma υψηλής ευκρίνειας μπορεί να εξανεμισθούν. Έτσι λοιπόν θα προσπαθήσουμε να περιγράψουμε τα μέρη του συστήματος ένα προς ένα, με όσο το δυνατόν απλούστερες έννοιες, προκειμένου ο υποψήφιος αγοραστής να μπορέσει να αξιολογήσει σωστά πoιο μηχάνημα είναι το καλύτερο. Πρέπει να διευκρινίσουμε από την αρχή ότι, προκειμένου να έχουμε τις καλύτερες δυνατές κοπές, δεν αρκεί να προσαρμόσουμε έναν πυρσό υψηλής ευκρίνειας πάνω σε οποιονδήποτε παντογράφο.

Πυρσός κοπής Υψηλής Ευκρίνειας

Tομή τσιμπίδας πλάσματος με και χωρίς αέριο περιδίνησης Α. Είσοδος ψυκτικού, Β. Έξοδος ψυκτικού, C. Αέριο Πλάσματος, D. Αέριο περιδίνησης [Swirl Gas], E. Κατεύθυνη κοπής και F. Επιφάνεια κοπής.

Ο πυρσός κοπής είναι ίσως το πιο κρίσιμο κομμάτι της κοπής. Η διαφορές στους πυρσούς είναι αυτό που διαφοροποιεί τον έναν κατασκευαστή από τον άλλο. Οι πυρσοί υψηλής ακρίβειας είναι πάντα συστήματα κοπής διπλού αερίου. Όπως βλέπουμε και στην πρώτη εικόνα (παρακαλούμε μεγεθύνετέ την για να δείτε τις λεπτομέρειες) υπάρχουν δύο αέρια. Το αέριο κοπής, το οποίο έρχεται σε κατάσταση πλάσματος (plasma) και το οποίο κόβει το μέταλλο, και ένα άλλο αέριο, ηλεκτρικά ουδέτερο, που περιβάλλει την κολόνα του αερίου κοπής. Το δεύτερο αέριο ονομάζεται αέριο προστασίας και έχει κυρίως τρεις σκοπούς:

• 1. Να προστατεύει το μπεκ από το λιωμένο μέταλλο που πετάγεται προς τα επάνω κατά την διάρκεια της κοπής και κυρίως κατά τη διάτρηση. Σαν αποτέλεσμα έχουμε σημαντική αύξηση της ζωής του μπεκ κοπής.
• 2. Να απομονώνει την περιοχή κοπής από τον ατμοσφαιρικό αέρα. Όταν το οξυγόνο του ατμοσφαιρικού αέρα μπει στην κοπή, τότε δημιουργεί καψίματα καιμαυρίσματα στην επιφάνεια κοπής. Αυτό, σε ορισμένα υλικά, όπως π.χ. το ανοξείδωτο, δεν είναι αποδεκτό.
• 3. Να σταθεροποιεί το κυρίως αέριο της κοπής. Αυτό γιατί το αέριο προστασίας κατά την διαδρομή του μέσα στην τσιμπίδα εξαναγκάζεται σε περιστροφική κίνηση (πολλές φορές αυτό συμβαίνει και στο αέριο κοπής). Έτσι λοιπόν η κύρια κολόνα από πλάσμα (Plasma) βρίσκεται μέσα στον περιστρεφόμενο κύλινδρο του αερίου προστασίας αυξάνοντας έτσι την σταθερότητά του (Διατήρηση στροφορμής του αερίου προστασίας). Αυτό μαζί με το ότι μια τσιμπίδα υψηλής ευκρίνειας είναι αεροδυναμικά βέλτιστη προσφέρει λεπτές και πιο σταθερές δέσμες κοπής.

Γεννήτρια ρεύματος
Η γεννήτρια ρεύματος που υποστηρίζει μια τσιμπίδα υψηλής ευκρίνειας, πρέπει να έχει ορισμένα ειδικά χαρακτηριστικά, τα οποία είναι:

• 1. Μεγάλο εύρος ρύθμισης ρεύματος (π.χ. 10-100Α). Ο λόγος είναι ότι οι τσιμπίδες υψηλής ευκρίνειας υποστηρίζουν κοπή από 0,3mm έως και 100mm, άρα θα πρέπει και το ρεύμα κοπής να μπορεί να ρυθμιστεί ανάλογα. Αυτό επιτυγχάνεται μόνο με τεχνολογία chopper ή inverter.
• 2. Γρήγορη ρύθμιση ρεύματος. Αυτό γιατί στα σύγχρονα συστήματα υψηλής ευκρίνειας το CNC μπορεί να ελέγχει το ρεύμα ακόμα και παλμικά και να το ρυθμίζει σύμφωνα με την συνισταμένη ταχύτητα κοπής. Πρέπει λοιπόν η γεννήτρια ρεύματος να μπορεί να ακολουθεί τις εντολές του CNC.
• 3. Αξιόπιστο και ευέλικτο σύστημα διασύνδεσης με το CNC και Arc Control (Έλεγχος Ύψους Τσιμπίδας).

Διανομείς αερίων

Aυτόματος κα χειροκίνητος Μείκτης Αερίων (Πηγή Kjellberg Finsterwalde)

Ο διανομέας αερίων είναι ένα πολύ κρίσιμο κομμάτι στην κοπή υψηλής ευκρίνειας. Αυτό γίνεται κατανοητό εάν σκεφτεί κανείς ότι με άλλο αέριο γίνεται η έναυση στην τσιμπίδα, άλλο μίγμα αερίων χρησιμοποιείται για την κοπή, και άλλο μίγμα για το αέριο προστασίας. Η αξιόπιστη ροή όλων αυτών των αερίων έχει πολύ μεγάλη σημασία για την ποιότητα κοπής. Υπάρχουν δυο είδη διανομέων ή μείκτες αερίων. Οι διανομείς με χειροκίνητη ρύθμιση των αερίων και οι ελεγχόμενοι από υπολογιστή ή αυτόματοι διανομείς. Στους χειροκίνητους, ο χειριστής ρυθμίζει χειροκίνητα από πίνακες κοπής τα αέρια και τις ροές τους. Στους αυτόματους μείκτες, απλά επιλέγει το υλικό και το πάχος του και όλα ρυθμίζονται αυτόματα. Το μεγάλο πλεονέκτημα του αυτόματου μείκτη είναι ότι ελέγχει την ροή των αερίων καθ’ όλη τη διάρκεια κοπής (και όχι μια φορά πριν την κοπή όπως γίνεται με την χειροκίνητη) και εκτελεί τις κατάλληλες διορθώσεις ώστε οι ροές των αερίων να διατηρούνται σταθερές. Έτσι, με τους αυτόματους μείκτες, έχουμε εντυπωσιακή βελτίωση στην ποιότητα κοπής. Βέβαια πρέπει να πούμε ότι οι αυτόματοι μείκτες είναι σημαντικά ακριβότεροι από τους χειροκίνητους και ο πελάτης πρέπει να επιλέξει εάν τους χρειάζεται ή όχι.

Τράπεζα κοπής - Παντογράφος

Σχηματικό σύγχρονου συστήματος CNC

Ο παντογράφος παίζει πάντα σημαντικό ρόλο σε όλες τις κοπές. Η ακρίβεια κίνησης και η επαναληψιμότητα είναι κρίσιμοι παράγοντες. Ο παντογράφος μηχανολογικά πρέπει να μπορεί να υποστηρίζει επιταχύνσεις μεταξύ 3 m/sec² έως 6 m/sec² που είναι απαραίτητες για την κοπή υψηλής ευκρίνειας. Σημαντικοί επίσης παράγοντες είναι η κίνηση υψηλής ακρίβειας και η στιβαρότητα στον άξονα Ζ, απαραίτητοι για την σωστή λειτουργία του ελέγχου ύψους κοπής (Arc Control ή THC / Torch Height Control).

CNC – Ηλεκτρονικά

Ίσως είναι το πιο κρίσιμο τμήμα ενός παντογράφου υψηλής ευκρίνειας, προκειμένου αυτός να εκμεταλλευτεί όλα τα πλεονεκτήματα που προσφέρει η τεχνολογία υψηλής ευκρίνειας. Δυστυχώς, ενώ υπάρχουν εκατοντάδες κατασκευαστές παντογράφων στον κόσμο, είναι μετρημένοι στα δάκτυλα οι παντογράφοι που ενσωματώνουν τις τελευταίες ιδέες και εξελίξεις. Αυτό βέβαια είναι λογικό, αφού οι περισσότεροι κατασκευαστές δεν διαθέτουν οι ίδιοι γνώση και τεχνολογία για να τα παράγουν, αλλά αγοράζουν έτοιμα ηλεκτρονικά συστήματα μαζικής κατανάλωσης.

CNC για Πλάσμα (Plasma) Υψηλής Ευκρίνειας

Οθόνη Επαφής μονάδας ψηφιακής οδήγησης CNC Europath V2.0

Θα περιγράψουμε πως είναι ένα σύγχρονο CNC για Πλάσμα (Plasma) Υψηλής Ευκρίνειας. Τα CNC αυτά πρέπει να προσεγγίζουν τις λειτουργίες των CNC των Λέιζερ (Laser). Έτσι ένα σύγχρονο CNC για χρήση σε υψηλή ευκρίνεια πρέπει να έχει χρόνο απόκρισης μικρότερο από 0,5 msec (servo loop) και, απαραιτήτως, να έχει πραγματικό έλεγχο του ρεύματος της γεννήτριας.

Ο έλεγχος αυτός επιτρέπει να ελέγχουμε το ρεύμα κοπής γραμμικά, σε συνδυασμό με την ταχύτητα κοπής. Έτσι, στα τμήματα εκείνα της κοπής που ο παντογράφος πρέπει να πάει πιο αργά, το ρεύμα πρέπει να μειώνεται (προσοχή πρέπει να δοθεί στην διατήρηση της ελάχιστης πυκνότητας πλάσματος) και το αντίστροφο. Επίσης πρέπει να υποστηρίζει και παλμικούς τρόπους διάτρησης, πράγμα πολύ χρήσιμο για την εύκολη διάτρηση χοντρών ελασμάτων. Τέλος, ο έλεγχος του ύψους πρέπει να γίνεται από ένα πλήρως ψηφιακό σύστημα Arc Control, με αυτόματη ανίχνευση οπών και με διασύνδεση με το CNC, που πρέπει να κρατάει σταθερό το ύψος ανεξάρτητα από τις αλλαγές ταχύτητας.

Εάν τα παραπάνω συστήματα δεν υπάρχουν, τότε απλά ο παντογράφος είναι ένα σύστημα βελτιωμένης κοπής αλλά χωρίς να εξαντλεί τις δυνατότητες που δίνει η τρέχουσα τεχνολογία. Αυτός είναι και ο λόγος που τέτοια εξελιγμένα συστήματα τα συναντά κανείς σε κάθετους κατασκευαστές που, εκτός της τεχνολογίας κοπής, διαθέτουν και τεχνολογία ηλεκτρονικών και λογισμικού. Για την αγορά ενός συστήματος κοπής υψηλής ευκρίνειας ο πελάτης πρέπει να συνεκτιμήσει την γεννήτρια Πλάσματος (plasma) και τον κατασκευαστή της και, κυρίως, τη γνώση και υπευθυνότητα του κατασκευαστή και αντιπροσώπου όλου του συστήματος. Δεδομένου ότι τα συστήματα αυτά χρειάζονται υποστήριξη κυρίως κατά τον αρχικό χρόνο λειτουργίας τους, η επιλογή του σωστού προμηθευτή και της σωστής τεχνολογίας είναι το κλειδί για την επιτυχημένη αγορά.

(Βασισμένο σε άρθρο του Παναγιώτη Πίκη, ιδρυτή της Εταιρίας μας, στο περιοδικό "Κοπή και Διαμόρφωση Λαμαρίνας, Δεκέμβριος 2009)