Plasma snijden: Efficiënte techniek voor precisiewerk in metaal

Het conventionele plasma snijden is een efficiënte techniek die vaak wordt gebruikt in de metaalbewerking. Het wordt toegepast om snel en nauwkeurig geleidende materialen zoals staal en aluminium te snijden.

In dit artikel gaan we verder in op wat plasmasnijden precies is, waar het voor toegepast kan worden en welke variaties en alternatieven er zijn.

Wat is plasma snijden?

Plasmasnijden is een snijtechniek die wordt gebruikt om metalen te snijden met behulp van een elektrische boog. Hierbij wordt een gas (meestal lucht, stikstof, argon of zuurstof) door een klein mondstuk geleid en elektrisch geladen om een plasma te vormen.

De plasmaboog die ontstaat, heeft een hoge energiedichtheid om metalen te smelten en te snijden met precisie en snelheid. Dit plasma is extreem heet (tot 30.000 °C) en smelt het metaal op de snijplek, terwijl een sterke luchtstroom het gesmolten metaal weg blaast. Zo ontstaat een nauwkeurige snede.

Plasmasnijden is snel, efficiënt en geschikt voor verschillende soorten geleidende metalen, zoals staal, roestvrij staal en aluminium.

CNC-plasmasnijden

CNC-plasmasnijden, waarbij de plasmasnijder wordt aangestuurd door een computer, brengt de technologie naar een nog hoger niveau van precisie en snelheid. Hierdoor kan met nog hogere snelheden worden gewerkt.

In vergelijking met andere methoden zoals lasersnijden of autogeen snijden, biedt CNC-plasmasnijden een kosteneffectieve oplossing voor het snijden van een variëteit aan staalsoorten met hoge precisie.

Variaties op plasmasnijden

Plasmasnijden kent verschillende variaties, elk met specifieke toepassingen en voordelen.

1. Fijnstraal plasmasnijden. Een geavanceerde vorm van plasmasnijden die gebruik maakt van een zeer gefocuste plasmaboog. Het resulteert in een uiterst nauwkeurige en strakke snede met minimale braamvorming en een gladder oppervlak.
2. Plasmasnijden met een enkele gasstroom. Er wordt slechts één type gas (zoals stikstof, zuurstof of argon) gebruikt om de plasmaboog te creëren en te onderhouden. Dit is een eenvoudige en kosteneffectieve methode.
3. Plasmasnijden met een dubbele gasstroom. Snijden met een dubbele gasstroom maakt gebruik van twee verschillende gassen: één gas (meestal argon of stikstof) voor de plasmaboog en een secundaire gasstroom (meestal zuurstof) voor de snijbescherming. Dit biedt een hogere snijkwaliteit en nauwkeurigheid.
4. Snijden met perslucht. Snijden met perslucht is een populaire en economische methode waarbij perslucht wordt gebruikt als plasmagas. Deze methode is handig en kostenefficiënt omdat perslucht gemakkelijk beschikbaar is. De kwaliteit is echter wat lager.
5. Waterstraal- & plasma snijden. Bij snijden met water wordt water geïnjecteerd rond de plasmaboog, wat helpt om de snijzone te koelen en de snijkwaliteit te verbeteren. Dit kan ook helpen om de hoeveelheid rook en damp die tijdens het snijden vrijkomt, te verminderen.

Wanneer wordt plasmasnijden toegepast?

Plasmasnijden wordt toegepast in verschillende industrieën voor metaalbewerking. Het kan toegepast worden voor een breed scala aan verschillende materialen, vanwege de snelheid, precisie en efficiëntie van de techniek.

Materialen die met plasmasnijden gesneden kunnen worden zijn staal (koolstofstaal en roestvast staal), aluminium, koper, messing en andere geleidende metalen zoals titanium en nikkel.

Plasmasnijden wordt veel toegepast in de volgende industrieën:

• Metaalbewerking en fabricage. Voor het snijden van complexe vormen en nauwkeurige onderdelen voor metalen structuren zoals bruggen, gebouwen en machines.
• Automobielindustrie. Voor het snijden en repareren van carrosseriedelen en het vervaardigen van chassis, uitlaatdelen en andere metalen componenten.
• Lucht- en ruimtevaart. Voor het snijden van hoogwaardige en precieze onderdelen voor componenten van vliegtuigen en ruimtevaartuigen en het herstellen en beschadigen van delen.
• Bouwsector. Voor het snijden van balken, kolommen en andere constructie-elementen voor tunnels, bruggen en andere grote bouwprojecten.
• Scheepsbouw en offshore. Voor het snijden van grote stalen platen die gebruikt kunnen worden in de scheepsbouw en voor het bouwen en onderhouden van olieplatformen en andere offshore-installaties.
• Landbouw. Voor het fabriceren en repareren van landbouwapparatuur zoals tractoren, ploegen en oogstmachines.

Ook in andere industrieën, zoals de kunst en decoratie sector, wordt plasma snijden soms ingezet om geavanceerde vormen te kunnen maken.

Wat zijn de voor- en nadelen van plasma snijden?

Plasmasnijden is een populaire snijtechniek vanwege zijn efficiëntie en veelzijdigheid, maar het heeft zowel voor- als nadelen.

Plasmasnijden biedt een uitstekende balans tussen snelheid, veelzijdigheid en snijkwaliteit, waardoor het geschikt is voor een breed scala aan industriële toepassingen. De keuze voor plasmasnijden hangt af van de specifieke vereisten van het project, zoals materiaaltype, dikte, gewenste precisie en budget.

Voordelen

• Snelheid. Plasma snijden is aanzienlijk sneller dan veel andere snijmethoden, vooral bij dunne en middelgrote materialen.
• Minimale nabewerking. Door de nauwkeurigheid en het gladde snijoppervlak is er vaak minder nabewerking nodig.
• Veelzijdigheid. Plasmasnijden kan voor een breed scala aan geleidende metalen worden ingezet, zoals staal, roestvast staal, aluminium, koper en messing.
• Nauwkeurigheid. Moderne plasmasnijmachines, vooral die met fijnstraal technologie, bieden hoge precisie en een strakke snijrand. Voor dunne materialen nog meer dan voor dikke materialen.
• Weinig vervorming. Door de beperkte hitte-inbreng en snelle snede is er minimale thermische vervorming van het materiaal.
• Automatisering. Plasmasnijmachines kunnen gemakkelijk geautomatiseerd worden. In combinatie met CNC zorgt dit voor consistentie en herhaalbaarheid in het productieproces.
• Onderhoud en bediening. De apparatuur is relatief eenvoudig te bedienen en te onderhouden in vergelijking met sommige andere snijtechnologieën.

Nadelen

• Aanschafkosten. De aanschaf van plasmasnijapparatuur kan duur zijn, vooral voor high-definition systemen.
• Operationele kosten. Het verbruik van elektriciteit en gas, evenals de slijtage van verbruiksartikelen zoals nozzles en elektroden, zorgt voor een verscheidenheid aan operationele kosten.
• Materiaalbeperkingen. Plasmasnijden is beperkt tot geleidende materialen en kan niet worden gebruikt voor materialen zoals hout, plastic of glas.
• Afwerking. Bij zeer dikke materialen kan de snijrand ruwer zijn en kunnen er meer bramen ontstaan, wat extra nabewerking kan vereisen.
• Precisie bij fijn werk. Hoewel plasmasnijden nauwkeurig is, kan het niet dezelfde mate van fijnheid bereiken als lasersnijden, vooral bij zeer dunne of complexe snedes.
• Gezondheidsrisico’s. Het proces produceert rook en dampen die schadelijk kunnen zijn, dus goede ventilatie en afzuiging zijn noodzakelijk. Daarbij vereist de intense hitte en straling van de plasmaboog adequate veiligheidsmaatregelen.

4 alternatieven voor plasmasnijden

Er zijn verschillende alternatieven voor plasmasnijden, elk met hun eigen voor- en nadelen afhankelijk van de toepassing, het materiaal en de gewenste snijkwaliteit.

1. Lasersnijden

Lasersnijden is een techniek die gebruik maakt van een geconcentreerde laserstraal om materialen te verhitten en te smelten. Vervolgens blaast een gasstroom (zoals zuurstof of stikstof) het gesmolten materiaal weg om een snede te vormen.

Deze methode is uitermate geschikt voor het snijden van dunne tot middelgrote diktes van metalen, evenals niet-metalen zoals kunststoffen, hout en keramiek.

Snijden met een laser biedt een zeer hoge precisie en produceert gladde snijranden, waardoor het ideaal is voor toepassingen die complexe vormen en/of een hoge snijkwaliteit vereisen.

2. Waterstraalsnijden

Waterstraalsnijden maakt gebruik van een hogedrukstraal van water gemengd met abrasieve deeltjes om materialen te eroderen en te snijden. Deze techniek is uitzonderlijk veelzijdig en kan vrijwel elk materiaal snijden, inclusief metalen, steen, glas, keramiek en composieten.

Een belangrijk voordeel van waterstraalsnijden is dat er geen warmte wordt gegenereerd tijdens het proces, waardoor er geen vervorming of veranderingen in de materiaaleigenschappen optreden. Bovendien worden er geen schadelijke dampen of gassen geproduceerd.

Hoewel deze methode langzamer is dan plasmasnijden, is het een uitstekende keuze voor materialen die gevoelig zijn voor hitte of waar een hoge snijkwaliteit vereist is.

3. Autogeen snijden

Autogeen snijden maakt gebruik van een mengsel van brandbaar gas (meestal acetyleen) en zuurstof om het metaal te verhitten en te verbranden. Dit proces is vooral geschikt voor het snijden van koolstofstaal en laaggelegeerd staal, maar minder effectief voor roestvast staal en non-ferro metalen.

Een van de belangrijkste voordelen van autogeen snijden is dat het zeer effectief is voor het snijden van dikke staalplaten, wat het populair maakt in de bouw en reparatie van zware staalconstructies.

Hoewel de snijranden minder nauwkeurig en ruwer zijn in vergelijking met plasma snijden, zijn de apparatuurkosten relatief laag, wat het een kosteneffectieve keuze maakt voor specifieke toepassingen.

4. Mechanisch snijden

Mechanisch snijden omvat het gebruik van fysieke snijgereedschappen zoals frezen, zagen of scharen om materiaal te verwijderen of te scheiden. Deze methoden zijn afhankelijk van het specifieke gereedschap en kunnen een breed scala aan metalen en niet-metalen bewerken.

Mechanis snijden biedt een hoge mate van nauwkeurigheid en is geschikt voor het snijden van rechte en complexe vormen zonder warmte-inbreng in het materiaal, wat vervorming voorkomt.

Ondanks dat deze methoden langzamer is en gereedschapsslijtage kunnen veroorzaken, zijn ze bijzonder goed toepasbaar waar precisie en afwerking belangrijk zijn. De beperkte dikte en grootte van het materiaal kunnen echter een beperking vormen in vergelijking met plasmasnijden.

Waterstraal- & plasma snijden met Ferna

Bij Ferna maken we gebruik van een waterstraal- en plasmasnijmachine om de precisie van watersnijden met de snelheid van plasma snijden te combineren.

Met onze TCI-machine kunnen wij het beste van twee werelden combineren. We kunnen namelijk op een product twee bewerkingen toepassen: water en plasma. Bijvoorbeeld de buitencontour met plasmasnijden en de gaten met watersnijden.

In de machine kunnen platen met een materiaaldikte tot 200 mm worden verwerkt. De machine heeft een constante en hoge kwaliteit met een tolerantie van 0,05 mm bij een hoge snelheid van 20 meter per minuut.

Door het combineren van plasma snijden en watersnijden kunnen we zo goed als alles snijden. Denk aan metalen zoals staal en roestvast staal, maar ook plastic, glas, isolatiematerialen, steen en hout. Door het gebrek aan warmte ontstaat er geen verkleuring of vervorming. Daarbij wordt het materiaal vrijwel braamloos gesneden.

Veelgestelde vragen

Tot welke plaatdikte kan Ferna verwerken?

Bij Ferna kunnen we platen met een maximale materiaaldikte tot 200 mm verwerken voor geleidende metalen. Aluminium platen kunnen maximaal 120 mm dik zijn, glas maximaal 100 mm en pvc 150 mm.

Wat zijn de maximale afmetingen van de platen?

De maximale afmetingen van de platen die we kunnen verwerken zijn 4000×2000 mm. Dit geldt voor alle materialen.

Welke andere metaalbewerkingen kan Ferna uitvoeren?

We leveren maatwerk staalbouw oplossingen voor de industrie en kunnen alle soorten metaalbewerkingen uitvoere. Denk aan zagen, snijden, buigen, walsen, zetten, ponsen en lassen.

Welke normeringen en keuringen heeft Ferna?

Ferna is VCA en ISO 9001-gecertificeerd. Voor constructiewerken is Ferna gecertificeerd voor executieklasse 3 EN-1090. Al onze lassers zijn gecertificeerd voor pijp- en hoeklassen. Ferna is daarbij bevoegd om materialen te herwaarmerken conform Lloyd’s.

Is nabewerking noodzakelijk na plasmasnijden?

Nabewerking na plasmasnijden kan soms nodig zijn om de snede te verfijnen, de oppervlaktekwaliteit te verbeteren of specifieke vereisten voor de eindtoepassing te bereiken. Nabewerkingen die we kunnen uitvoeren zijn ontbramen, slijpen, schuren, precisiebewerking, oppervlaktebehandeling en kwaliteitscontrole.