The Effect of CNC Plasma Cutting Process Parameters on Surface Quality of Thin Structural Steel

Abstract

In recent years, mechanical processing of materials has become much easier with Computer Numerical Control
(CNC) technology, which is growing rapidly. CNC technology is especially used in milling, turning and multiaxis machining. This technology is used in CNC plasma cutting machines. With CNC plasma cutting machines, different materials in different thicknesses and geometries can be cut easily. As a result of improper amperage, improper feed and cutting speeds used in thin materials during cutting, roughness, surface inclination and burr formation occur on the cut material surfaces. After the cutting process, cleaning and smoothing processes on rough surfaces require additional processing and cost. For this reason, the cutting process parameters should be selected so as to obtain the best surface quality. Since the cutting parameters will directly affect the manufacturing speed, optimum parameters should be selected and parameters giving the best surface quality should be used. In this study, surface qualities of 6 mm thick S355J2G3 steel sheet were investigated at different cutting speeds and cutting operations at different amperes. As a result of the study done, the minimum surface roughness value and the best surface quality were obtained in cutting at 80 A and 50 mm/min. 

Keywords

• CNC Plasma cutting
• Structural steel
• Surface roughness and quality

İnce Yapısal Çeliklerin CNC Plazma İle Kesim İşlem Parametrelerinin Yüzey Kalitesine Etkisi

Abstract

Son yıllarda oldukça hızlı gelişme gösteren bilgisayar kontrollü yönetim (CNC) teknoloji ile malzemelerde mekanik işlem yapmak oldukça kolaylaşmıştır. Özellikle frezeler, tornalar ve değişik eksenli işleme tezgâhlarında CNC teknolojisi kullanımı rastlanmaktadır. Bu teknolojinin kullanıldığı diğer bir yerde CNC plazma kesim makinalarıdır. Farklı kalınlıkta, farklı geometrideki malzemeler kolaylıkla kesimi yapılmaktadır. Bu kesim sırasında ince malzemelerde kullanılan yanlış amper değeri, yanlış ilerle ve kesme hızları sonucunda kesilen malzeme yüzeylerinde pürüzlülük, yüzeyinde açılar, bozulmalar ve çapaklar oluşmaktadır. Kesim işlemi sonrasında, pürüzlü olan yüzeylerde temizleme ve düzgünleştirme işlemi yapılması ek işlem ve maliyet gerektirmektedir. Bu nedenle kesim işlem parametrelerinin en iyi yüzey kalitesini verecek şekilde seçilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada 6 mm kalınlığında S355J2G3 çelik sac plakanın, farklı kesim hızlarında ve farklı amperlerde kesim işlemleri sonucunda yüzey kaliteleri incelenmiştir.

Keywords

• CNC Plazma kesim
• Yapısal çelik
• Yüzey pürüzlülüğü ve kalitesi

References

1. [1] A. E. Kutlu, M. Monno, R. Bini, ” Plazma ile Kesmede İşleme Parametrelerinin Kesme Kalitesine Etkisinin Araştırılması,” Mühendis ve Makine, vol. 46, no. 541,pp. 21-29, 2005.
2. [2] Y. H. ÇELİK, C. ÖZEK, “CNC Plazma ile Kesmede İşleme Parametrelerinin Kesme Kalitesine Etkisinin Araştırılması,” 6th International Advanced Technologies Symposium, Elazığ-TÜRKİYE, 2011, pp. 65.
3. [3] C. Odabaş, F. Albayrak. (2017, 08 Mayıs). Plazma Kesme Yönteminin Temelleri. [Online]. Erişim: http://www.askaynak.com.tr/contents/34/20120413031826_plazma-kesme-yonteminin-temelleri.pdf.
4. [4] L. ÖNCEL, “316L Çelik Esaslı İmplantların Çeşitli Kesilme Yöntemleri ile Kesilmesinin ve Kesim Sonrası Tavlama İşlemlerinin Mikroyapısal Karakterizasyonu,” Yüksek lisans tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye, 2014.
5. [5] Göktürk CNC ve Otomasyon, (2017, 5 Mayıs). [Online]. Erişim:https://www.gokturkcnc.com/katolog,
6. [6] M. Kafalı, “Gemi İnşa Sanayinde Bulanık Karar Verme Uygulamaları,” Yüksek lisans tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, Türkiye, 2009.
7. [7] S. Anık, A. Öğür, Ve M. Vural, “Termik kesme teknolojisi,” Kaynak Teknolojisi Eğitim Araştırma ve Muayene Enstitüsü, no 2, pp. 184, 1996.
8. [8] A. Narimanyan,” Unilateral conditions modelling the cut front during plasma cutting: FEM solution ,” Applied Mathematical Modelling, vol. 33, no. 1,pp. 176, 2009.

9. [9] J. Kechagias, M. Pappas, S. Karagiannis, G. Petropoulos, and S. Maropoulos, “An ANN approach on the optimization of the cutting parameters during CNC plasma-arc cutting,” 10th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis, İstanbul, TÜRKİYE, 2010, pp. 12.
10. [10] A. Choudhury, and S. Shirley, “Laser cutting of polymeric materials: an experimental investigation,” Optics & Laser Technology, vol. 42, no. 3, pp. 503, 2010.