Controle de altura da tocha para corte a plasma

Publicado em 29/01/2016
Publicado por Hypertherm

O controle automático de altura da tocha (THC) é um dos elementos mais importantes do cortador de forma mecanizado. Mas também é a parte do equipamento na máquina de corte com maior probabilidade de ser usado incorretamente, não estar funcionando ou mesmo ausente. Em muitas oficinas de fabricação você verá o operador acionando manualmente a tocha para cima e para baixo ao cortar, de olho na tocha e com o dedo em um interruptor contínuo. O THC ou não está funcionando adequadamente ou o operador não foi treinado no uso do equipamento. Em ambos os casos, a oficina não obtém o máximo de sua operação de corte.

Há diversos tipos de controles de altura da tocha, ou “controles de afastamento”, no mercado. Todos esses THCs automáticos têm várias funções e recursos. Mas todos usam os mesmos elementos básicos para controlar a posição da tocha em relação ao material que está sendo cortado. Essa “distância entre a tocha e a obra”, ou “afastamento” é fundamental para a qualidade de corte e a vida útil das peças.

Os elementos do THC

  • Posicionador da tocha a motor. Esse dispositivo move a tocha para cima e para baixo em resposta a sinais do console de controle. Os mecanismos de movimentação de parafusos, cremalheira e pinhão e aqueles movidos por correia são usados para traduzir o movimento.
  • Console de controle. Esse é o cérebro do sistema. Ele recebe comandos de entrada do controle remoto, envia comandos de saída ao posicionador da tocha e monitora sinais de tensão e de retorno da posição.
  • Interface do sistema a plasma. Este dispositivo normalmente é formado por uma placa de divisor de tensão montada dentro da fonte de alimentação do plasma. A placa do divisor de tensão monitora a tensão da fonte de alimentação durante o corte. Ele “divide” o sinal de tensão e envia uma tensão de sinal menor ao console de controle.
  • Controle remoto. O controle remoto é a HMI (interface homem-máquina). É onde o operador define dois parâmetros de corte críticos: altura inicial e tensão do arco. Ele pode ser localizado dentro do controle do CNC ou em uma caixa remota separada.

É muito importante compreender a diferença entre o IHS (sensoriamento de altura inicial) e o ajuste de tensão, e isso muitas vezes gera confusão.

O IHS é um parâmetro ajustável que determina a altura na qual a tocha disparará e começará a perfurar através da chapa. Para definir a altura inicial (também chamada distância de retração) o THC deve primeiro encontrar a posição da chapa. Diversos esquemas são usados para detectar a chapa, desde dispositivos mecânicos simples, até a tecnologia de estolagem do motor, sensores de proximidade e circuitos elétricos que detectam o contato do bico ou do bocal. Independente do método usado, a coisa mais importante é que a tocha detecte a chapa e retraia exatamente à altura de perfuração adequada, tanto com chapas espessas ou finas, enferrujadas ou limpas, acima ou abaixo da água.

Figura 1 — altura inicial muito baixa
Figura 1

A altura de perfuração correta é fundamental. Se a tocha perfurar a uma altura muito baixa, os consumíveis serão danificados. Esta é a causa número um de falhas prematuras das peças e da tocha (veja a figura 1). Se a perfuração for tentada de muito alto, o arco não transferirá, causando falha na ignição. A dica prática é perfurar a uma altura entre 150% e 200% da altura de corte. Perfure alto, corte baixo.

Distância da tocha à obra

A distância da tocha à obra, ou afastamento, durante o processo de corte é ajustada pelo monitoramento e controle da tensão do arco. Observe que a tensão do arco é a mesma coisa que a tensão de saída da fonte de alimentação. As fontes de energia do plasma são fontes de corrente: elas geram uma corrente operacional muito estável quando a tocha está cortando. A tensão, por outro lado, varia dependendo da distância entre o catodo (o eletrodo na tocha) e o anodo (o material sendo cortado). A tensão é diretamente proporcional à resistência (a Lei de Ohm afirma que: V=I*R). A resistência no arco é uma função da distância. Quando a distância da tocha à obra aumenta, a tensão sobe; quando essa distância diminui, a tensão cai.

O controle de altura da tocha usa a tensão do arco para manter uma distância uniforme da chapa enquanto a tocha está cortando. Isso permite que o sistema mantenha a altura da tocha adequada apesar das variações no material ou da planura da estrutura de corte. O operador estabelece a tensão do arco no controle remoto de acordo com as tabelas de corte no manual de operações do sistema a plasma. Este ajuste de tensão normalmente fica entre 100 e 200 VCC.

Depois que o controle de altura da tocha conclui o sensoriamento de altura inicial e a tocha perfura a chapa, o movimento da máquina de corte é permitido e a tocha começa a se mover. Após o corte começar, o THC começa a coletar amostras da tensão do arco a partir da fonte de alimentação e as compara com a tensão alvo estabelecida pelo operador. Ele ajusta a tocha para cima ou para baixo para manter a tensão pretendida.

Cada ajuste de tensão corresponde a uma altura específica que otimiza as características do arco, resultando em um corte limpo e direto. A altura da tocha tem o maior efeito sobre o ângulo de chanfro da peça cortada a plasma. Ajustar a tensão muito alta resulta em maior remoção de material da parte superior que da parte inferior do kerf. Isso causa arredondamento excessivo do topo e chanfro positivo (veja a Fig. 2). Ajustar a tensão muito baixa resulta em muito mais material removido da parte inferior da chapa. Isso causa solapamento ou chanfro negativo (veja a Fig. 3).

Figura 2 — altura de corte muito alta (V) Figura 3 — altura de corte muito baixa (V)
Figura 2 Figura 3

Os controles de altura da tocha atuais têm muitos recursos e capacidades. Mas os dois mais importantes a serem compreendidos são o sensoriamento de altura inicial e o controle de tensão do arco. Perfurar na altura certa lhe economizará dinheiro com peças. Cortar na altura certa garantirá boa qualidade de corte e minimizará as onerosas operações de retrabalho. Quando usado adequadamente, um controle de altura da tocha se paga em pouco tempo.

Três recomendações para controles de altura da tocha:

Corrija a altura da tocha.

  • Se seu THC estiver quebrado, conserte-o; se é antigo, atualize-o.
  • Se não tiver um THC em sua máquina de corte a plasma, adquira um.
  • Se estiver comprando uma nova máquina, escolha o melhor THC que puder. Para obter o máximo de seu investimento, treine seus operadores para usar todas as funções do THC.

Um bom THC com um operador bem treinado nos controles pagará por si mesmo em melhoria na vida útil das peças, aprimoramento da qualidade de corte e redução do tempo de paralisação.

Publicado em 29/01/2016
Publicado por Hypertherm