Sofi-spb.ru

Стройка и ремон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Недостатки плазменно дуговой резки

Преимущества плазменной резки

Преимущества и недостатки плазменной резки по сравнению с другими методами резки металлов?

Резка металлов — проблема, с которой приходится сталкиваться и в цеху, и на стройплощадке, и в мастерской. Простые решения вроде автогена устроят многих, но не всех. Если объем работ по резке металла большой, а требования к качеству реза высоки, то стоит подумать об использовании аппарата плазменной резки (плазмореза).
Первые установки и аппараты плазменной резки появились более полувека назад, но широкому кругу мастеров они стали доступны только в последние два десятилетия.

ПРЕИМУЩЕСТВА:
Какие преимущества в работе дает аппарат или станок плазменной резки металла в работе?

1. При правильном подборе мощности он позволит в 4-10 раз (по сравнению кислородной горелкой) повысить производительность. По этому параметру плазморез уступит лишь промышленной лазерной установке, зато намного выиграет в себестоимости. Экономически целесообразно использовать плазменную резку на толщинах металла до 50-60мм. Кислородная же резка более предпочтительна при раскрое стальных листов толщиной свыше 50 мм.

2. УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ. Плазменная резка позволяет обрабатывать и сталь, и чугун, и алюминий, и медь, и титан, и любой другой металл, причем работы выполняются с использованием одного и того же оборудования: достаточно выбрать оптимальный режим по мощности и выставить необходимое давление воздуха. Важно отметить и то, что качество подготовки поверхности материала особого значения не имеет: ржавчина, краска или грязь помехой не станут.

3. ТОЧНОСТЬ и ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО РЕЗА. Современные плазморезы обеспечивают минимальную ширину реза и «чистые» без наплывов, перекаливания и грата кромки, почти не требующие дополнительной обработки. Немаловажно и то, что зона нагрева обрабатываемого материала намного меньше, чем при использовании автогена, а поскольку термическое воздействие на участке реза минимально, то и тепловые деформации вырезанных деталей незначительны, даже если они небольшой толщины.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ, обусловленная отсутствием взрывоопасных газовых баллонов.

5. НИЗКИЙ уровень загрязнения окружающей среды. Касательно экономической стороны вопроса, то совершенно очевидно, что при больших объемах работ плазменная резка выгоднее той же кислородной или, например, механической. В остальных же случаях нужно учитывать не материалы, а трудоемкость использования. Например, сделать фигурный рез в толстом листе недолго и автогеном, но может потребоваться продолжительная шлифовка краев.

НЕДОСТАТКИ:

Ну а теперь поговорим о недостатках. Первый из них — относительно скромная максимально допустимая толщина реза, которая даже у мощных аппаратов редко превышает 80-100 мм. В случае же с кислородной резкой максимально допустимая толщина реза для стали и чугуна может достигать 500 мм.

Следующий недостаток метода — довольно жесткие требования к отклонению от перпендикулярности реза. В зависимости от толщины детали угол отклонения не должен превышать 10-50°. При выходе за эти пределы наблюдается значительное расширение реза и, как одно из следствий, быстрый износ расходных материалов.

Наконец, сложность рабочего оборудования делает практически невозможным одновременное использование двух резаков, подключенных к одному аппарату, что с успехом применяется при резке штучным электродом.

Процесс плазменной резки (принцип работы плазмореза)

Для начала определим, что же есть плазма. В данном случае это нагретый электрической дугой до высокой температуры (порядка 25000 °C) воздух в ионизированном состоянии. Последнее означает, что он утрачивает свойства диэлектрика и приобретает способность проводить электрический ток. В процессе резки плазменный поток становится проводником для тока, расплавляющего металл, и сам же его выдувает.

Для начала определим, что же есть плазма. В данном случае это нагретый электрической дугой до высокой температуры (порядка 25000 °C) воздух в ионизированном состоянии. Последнее означает, что он утрачивает свойства диэлектрика и приобретает способность проводить электрический ток. В процессе резки плазменный поток становится проводником для тока, расплавляющего металл, и сам же его выдувает.

Рабочий орган аппарата называется плазмотрон. Под этим словом подразумевается плазменный резак с кабель-шланговым пакетом, подключаемый к аппарату. Иногда плазмотроном ошибочно называют аппарат плазменной резки целиком. Разновидностей плазмотронов достаточно много. Но наиболее распространены и более всего пригодны для резки металлов плазмотроны постоянного тока прямой полярности. По виду дуги различают плазмотроны прямого и косвенного действия. В первом случае разрезаемое изделие включено в электрическую цепь, и дуговой разряд возникает между металлической деталью и электродом плазматрона. Именно такие плазмотроны применяются в устройствах, предназначенных для обработки металлов, включая и аппараты воздушно-плазменной резки. Плазматроны косвенного действия применяются, в основном, для обработки неэлектропроводных материалов (у них электрическая дуга возникает в самом резаке).

Сопло — важнейший элемент, определяющий возможности плазмотрона. При плазменной резке применяются сопла небольшого (до 3 мм) диаметра и большой (9-12 мм) длины. От размера диаметра сопла плазмотрона зависит количество воздуха, которое способен пропустить плазмотрон, этот параметр необходимо учитывать при подборе компрессора. Это также влияет на ширину реза и охлаждение плазмотрона. Что касается длины, то чем она больше, тем выше качество реза. Однако чрезмерное увеличение этого параметра ведет к снижению надежности работы и быстрому разрушению сопла. Считается, что длина канала должна быть больше диаметра в 1,5-1,8 раза.

Электродом (катодом) внутри плазматрона служит металлический стержень — другие конструкции в недорогих аппаратах не применяются. То же можно сказать и о материале: разновидностей изобилие, но массово используется лишь электрод из гафния.

Теперь пару слов о рабочих газах, используемых при плазменной резке. Их можно разделить на плазмообразующие и защитные (транспортирующие). Для резки в обычных плазменных системах бытового назначения (сила тока дуги — ниже 200 А, максимальная толщина реза — до 50 мм) сжатый воздух применяют и как плазмообразующий, и как защитный газ. При этом достигается удовлетворительное качество реза, хотя и наблюдается некоторое азотирование и окисление обрабатываемой поверхности. В более сложных системах применяются иные газовые смеси, содержащие кислород, азот, водород, гелий, аргон.

Выбор аппарата плазменной резки

Даже самые доступные аппараты плазменной резки сложны и довольно дороги в сравнении, например, со сварочными, поэтому к выбору недешевой техники нужно подходить осознанно. Прежде всего необходимо определиться, как обычно, с целями и задачами.

Первый параметр, без учета которого бесполезно учитывать остальные, — это максимально допустимая толщина реза. Данная величина обычно приводится для углеродистой стали, реже — для нержавеющей, еще реже — для алюминия и очень редко — для меди. Поскольку на максимально допустимую глубину реза сильно влияет теплопроводность материала, то для сплавов на основе меди этот показатель примерно на 30% ниже, чем для сплавов на основе железа. И если в технических характеристиках аппарата заявлена максимально допустимая толщина реза стали в 10 мм, это будет означать, что максимальная глубина реза медных сплавов составит 7 мм. Таким образом, вторым по важности показателем станет тип сплава, с которым предстоит работать.

Следующий фактор — планируемый режим эксплуатации плазмореза. Как и в случае со сварочными аппаратами, он определяется параметром «ПВ» (продолжительность включения), который определяет отношение времени работы аппарата ко времени, необходимому для его охлаждения. В некоторых промышленных аппаратах плазменной резки ПВ может приближаться к 100%, для ручной же резки металла вполне достаточно 40-50%.

На практике это выглядит следующим образом. Если ПВ плазмореза составляет 50%, то в течение часа эксплуатации он должен 30 минут работать и 30 минут остывать. При ручной резке приходится время от времени перемещаться или перемещать изделие и периодически выключать кнопку поджига на плазмотроне. Это время как раз и идет в зачет охлаждения, и поэтому работа кажется непрерывной. Такая формула дает сбой при работе с толстыми листами металла или при автоматической плазменной резке с ЧПУ, когда время реза может быть значительным. Дело в том, что параметр ПВ определяется для 10-минутного цикла, поэтому в начале смены, пока аппарат холодный, он будет отработать без перерыва и 15 минут даже при низком ПВ, а вот при цикличной работе может отключиться и после 5 минут непрерывной резки.

Когда ключевые параметры, определяющие принципиальную возможность использования аппарата, определены, следует уделить внимание такому аспекту, как удобство использования. Тут первостепенное значение приобретает мобильность, точнее, радиус действия, на который можно свободно удаляться от малоподвижного аппарата, «прикованного» к своему месту компрессором. Так, длина кабель-шлангового пакета плазмотрона может варьироваться до десятков метров. Кстати, важна не только длина: некоторые производители заявляют ее на уровне 30 м и более, но «забывают» сообщить о том, имеются ли евроразъемы на плазмотроне и источнике. Если таких разъемов нет, то укоротить или удлинить плазмотрон вряд ли получится, и всякий раз разматывать его для того, чтобы резать небольшие по размерам листы, будет утомительно. Главный же минус длинного плазматрона не в этом, а в том (и производители об этом, как правило, тоже умалчивают!), что при его длине свыше 20 метров наблюдается потеря мощности, причем довольно ощутимая. Поэтому разумнее всего выбирать плазмотрон небольшой (6-12 м) длины, оснащенный евроразъемом, чтобы при необходимости была возможность удлинить конструкцию, используя быстронаращиванмый удлинитель плазмотрона. Это будет, кстати, удобно и при работе на открытом воздухе в неблагоприятных условиях, когда выносить из помещения аппарат нежелательно. Однако, как уже отмечалось, использовать удлинитель нужно лишь в случае действительной необходимости.

Очень важный вопрос — проблема расходных материалов: электродов (катодов) и сопел. Важно, чтобы они были доступны и недороги. Как правило, износ этих деталей происходит или одновременно или с небольшим «разбросом» (один катод на два сопла). Одного сопла в среднем хватает на целую рабочую смену (при работе с деталями, толщиной до 10 мм).

Момент, не относящийся напрямую к плазматрону, но требующий обязательного учета, — это система подачи воздуха. Если отбросить самые маломощные модели, оборудованные встроенным компрессором и воспринимаемые многими профессионалами как малополезные игрушки, то следует помнить, что для работы плазматрону нужен мощный компрессор. И не он один: при достаточно большом расходе воздуха (100-250 л/мин при 0,4-0,6 МПа) жесткие требования предъявляются и к его качеству, а значит не обойтись без вспомогательных устройств — таких как влаго- и маслоотделители, фильтры. Поступать в аппарат воздух должен равномерно, без пульсаций, поскольку они серьезно влияют на стойкость сопел и электродов, на стабильность поджига дуги и, как следствие, на качество реза, а значит, нужен объемный ресивер.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЯ

Среди современных устройств плазменной резки можно выделить отдельную и наиболее интересную для рядового потребителя категорию — переносные инверторные источники плазмы, применяемые при ручной резке. Их основные достоинства: низкое энергопотребление, компактность, небольшой вес, эргономичный дизайн. Недостатки: ограничение по максимальной мощности (не более 70 А), и, как следствие, по максимальной толщине реза (до 15-20 мм). Также придется мириться с невысокой продолжительностью включения и чувствительностью к перепадам напряжения. Оборудование, выходящие за рамки этого типа, как правило, рассчитано на промышленное применение.

Большинство аппаратов с плазмотронами воздушного охлаждения пригодны для резки металлических деталей толщиной до 50 мм. Для резки деталей толщиной свыше 50 мм или для увеличения производительности применяют более сложные и дорогие аппараты с плазмотронами водяного охлаждения

Максимальная глубина реза определяет толщину материала, которая может быть разрезана данным аппаратом в принципе. Скорость работы при этом в расчет не берется. Чтобы комфортно и быстро работать с деталями толщиной 3-4 мм, следует выбирать аппарат, максимально допустимая глубина реза которого — 8-10 мм.

Унифицированные разъемы для плазмотронов производятся в соответствии с европейскими стандартами и состоят из розеток (со стороны источника плазмы) и вилок (со стороны резака). Преимущество подобной системы заключается в возможности при необходимости удлинить или укоротить конструкцию без ощутимой потери мощности, прочности и электрического контакта.

Износ сопла заключается в нарушении его геометрической формы, что негативно влияет на качество реза. Износ же катода приводит к выработке стержня (допустимая глубина выработки — не более 1,5 мм), в результате чего может произойти пригорание катода к головке плазмотрона и его (плазмотрона) перегрев.

При минусовых температурах необходимо соблюдать определенные меры предосторожности. Поскольку в ресивере и шлангах образуется конденсат, который в случае замерзания может вывести из строя оборудование, то после окончания работ шланги обязательно продувают, а сам компрессор хранят в помещении с плюсовой температурой.

Технология плазменной резки металла, виды плазмотронов

Первые плазменные станки были изобретены в 50-х годах XX века. Оборудование было громоздким и дорогостоящим, использовалось оно только в некоторых отраслях промышленности. Но уже к концу двадцатого столетия плазменная резка металла стала доступной, и спрос на неё вырос.

Сегодня этот вид резки занимает одно из лидирующих мест в металлообрабатывающей отрасли. Оборудование, применяемое в технологии плазменной резки металла, постоянно модернизируется, становясь всё более практичным и удобным.

Виды и способы плазменной резки

Плазменной называется резка металла под большим потоком плазмы, которая образуется за счёт обдува газом электрической дуги. Нагреваясь, газ ионизируется на положительные и отрицательные частицы. Температура потока плазмы достигает нескольких тысяч градусов.

По видам плазменная резка бывает:

  • разделительная;
  • поверхностная.

При разделительной резке электрод утопает в разрезе металла. Угол между поверхностью металла и электродом должен быть от 60° до 90°, а при поверхностной он не может быть более 30°.

Существует два способа резки:

  • при помощи плазменной дуги;
  • при помощи плазменной струи.

При первом способе дуга горит между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом. При втором — между формирующимся наконечником плазматрона и электродом. Изделие не включается в электрическую цепь при плазменной струе.

Для обработки металлов широко применяется плазменно-дуговая резка, а для обработки неметаллических заготовок — обработка плазменной струёй.

Классификация плазмотронов

Плазмотроны для резки металла делятся на электродуговые, высокочастотные и комбинированные.

По виду образования дуги:

  1. С дугой прямого действия, которая горит между металлическим изделием и неплавящимся электродом. Источник питания — постоянный ток.
  2. С дугой косвенного действия. Не связанная с изделием, она возбуждается и горит между анодом-соплом и катодом-электродом. Питание осуществляется переменным током.

По виду охлаждения:

  • воздушное;
  • водяное.

Более популярным является водяное охлаждение плазмотрона, так как теплоёмкость воздуха ниже, чем воды. Водяное охлаждение позволяет устанавливать на сопло и электрод высокие тепловые нагрузки, что увеличивает производительность плазменной сварки. Недостаток этого вида охлаждения состоит в усложнении конструкции самого устройства и необходимости постоянной подачи чистой воды.

По способу стабилизации дуги:

  • водяной;
  • вихревой;
  • двойной;
  • аксиальный одинарный;
  • магнитный.

Водяной способ стабилизации дуги сложен по конструкции, имеет ненадёжную систему автоматической подачи и регулирования электрода.

Наиболее простыми и распространёнными являются вихревой, двойной и аксиальный одинарный виды стабилизации дуги. Магнитный способ стабилизации дуги не очень эффективен. Он создаёт малый сжимающий столб дуги, устройство сложное в эксплуатации.

По виду электрода для работы с металлом:

  • газозащищённые;
  • расходуемые;
  • плёнкозащищённые.

Чаще других используются газозащищенные катоды с вольфрамовым стержнем. Расходуемые — это графитовые катоды. Из циркония, запрессованного в медной обойме, изготавливаются плёнкозащищенные электроды.

Устройство аппарата для резки плазмой

По своей сущности плазмотрон представляет собой генератор плазмы. Это надёжное и компактное устройство, в котором легко регулируется пуск, мощность и остановка рабочих режимов.

Плазмотрон состоит из конструктивных элементов:

  1. Кожух.
  2. Корпус фторопластовый.
  3. Электродный узел.
  4. Механизм закрутки воздушного потока.
  5. Втулка изоляционная.
  6. Электрод.
  7. Гайка сопла.
  8. Сопло.

Основными расходными материалами прибора являются сопло и электрод. Они изнашиваются с одинаковой интенсивностью, поэтому менять их следует одновременно. Несвоевременная замена повлияет на качество реза и приведёт к износу остальных элементов устройства.

Кожух применяется для защиты прибора от металлической пыли и брызг металла. Кожух и плазмотрон периодически необходимо чистить от загрязнений.

Принцип работы устройства

Перед работой нужно убедиться, что у компрессора достаточный показатель давления, а у водяных устройств жидкость разогрета до необходимой температуры.

  1. От источника питания после нажатия на кнопку «розжиг» подаётся ток высокой частоты. Внутри прибора образуется дежурная электрическая дуга, весь канал заполняет столб дуги.
  2. Сжатый воздух начинает поступать в камеру устройства. Проходя через электрическую дугу, он нагревается и увеличивается в объёме, перестаёт быть диэлектриком и проводит ток.
  3. Со скоростью от 2 до 3 м/с из сопла прибора начинает вырываться поток воздуха, температура которого может достигать 30 тысяч градусов. Этот раскалённый воздух и является плазмой.
  4. Вместо дежурной зажигается режущая дуга, которая, соприкасаясь с заготовкой металла, разогревает её в месте реза. В зоне плавки появляется рез, а образующиеся на заготовке частички расплавленного металла от потока воздуха разлетаются.
  5. Отпустив кнопку «розжиг», горение дуги прекращается.
  6. По краям реза отбивается шлак, при необходимости изделие зачищается от него.

Базовое знание принципа работы плазмотрона не только поможет понять, как управлять процессом резки, но и сделает работу лёгкой, а рез — ровным и красивым.

Типы плазмотронов

На предприятиях широко применяется автоматическая и ручная резка плазмой.

Резать металл можно различными типами приборов.

  1. Плазменные резаки для резки металлов. В эту группу входит воздушно-плазменный и газоплазменный резак. Воздушно-плазменный резак выделяется простой конструкцией и применяется для резки чёрных металлов. Он может работать как от однофазной, так и трёхфазной сети. Газоплазменный аппарат работает на водяном паре, для образования плазмы применяется водород, аргон, кислород, азот.
  2. Индукционный резак. Это высокочастотное устройство, работающее по принципу индуктивно-связанной плазмы с температурой до 6000 К и высокой плотностью электронов.
  3. Комбинированные аппараты. Представлены симбиозом токов высокой частоты и электрической дуги. Электрический разряд сжимается под воздействием магнитного поля.
  4. Газовые устройства, работающее за счёт сжатия столба дуги плазмообразующим газом.
  5. Водяные устройства, рабочим телом которых является паровой газ. Высокотемпературный водяной пар способствует ускоренному сгоранию углерода.
  6. Магнитные резаки. Такие приборы малоэффективны и не пользуются популярностью. Их основное преимущество в том, что регулировка сжатия электрической дуги осуществляется без потери газа.

В зависимости от типа плазмотрона можно без труда обрабатывать сталь любых видов, в том числе металлы с высоким тепловым расширением, а также материалы, которые электрический ток не проводят.

Преимущества и недостатки технологии резки

Эта технология по сравнению с прочими способами обработки имеет свои преимущества.

  1. Высокая производительность, лёгкость освоения.
  2. Плазменная резка обладает высокой точностью и разнообразием линий реза.
  3. Обрабатываемая поверхность не требует дополнительной шлифовки.
  4. В процессе работы загрязнение окружающей среды минимальное.
  5. Используемое ручное оборудование мобильно, имеет малый вес и габариты.

К недостаткам этого метода можно отнести небольшую, до 100 мм, толщину среза. Нельзя работать одновременно двумя приборами, а также отклоняться от перпендикулярности среза.

Выбор плазмотрона

Чтобы правильно выбрать аппарат для плазменной резки металла, нужно определиться, какими характеристиками должен обладать прибор. Исходными данными могут быть:

  • автоматизированный или ручной способ резки;
  • продолжительность работы;
  • расход электрической энергии;
  • толщина металла;
  • тип металла;
  • с какой частотой осуществляется замена расходных материалов;
  • отзывы пользователей об оборудовании и производителях.

Хорошим вариантом оптимальной цены и мощности является модель Сварог CUN 40 B (R 34). Это лёгкий и компактный прибор, который применяется в раскрое тонколистовых металлов менее 0,12 см. Он прост в управлении, неприхотлив в эксплуатации, расход сжатого воздуха минимальный.

К аппаратам с наилучшими показателями энергосбережения можно отнести модель AURORA PRO AIRFORCE 60 IGBT. Он подойдёт для резки материала, проводящего ток. Принцип работы основан на бесконтактном поджиге дуги. Результатом проведения резки является качественная работа без деформации металла.

Для резки толстого металла подойдёт модель BRIMA CUT 120. Устройство используется при резке цветного, углеродистого, нержавеющего металла и меди. Толщина металла может доходить до 35 мм. Он имеет встроенную регулировку дуги и плавно изменяет рабочие параметры устройства.

Как самостоятельно собрать плазменный резак из инвертора читайте в этой статье.

Как самостоятельно собрать плазменный резак из инвертора читайте в этой статье.

Читать еще:  Поперечная резка рулонной стали

Безопасность эксплуатации прибора

Перед работой с устройством необходимо изучить паспорт производителя и нормативную документацию по технике безопасности ГОСТ 12 .3.003−86.

  1. Обслуживание оборудования и ремонт должны осуществляться с отключённой сетью.
  2. На рабочем месте не должно быть легковоспламеняющихся жидкостей и горючих материалов.
  3. Рабочее место необходимо обеспечить средствами пожаротушения, хорошо проветривать, а при необходимости следует установить искусственную вентиляцию.
  4. Специалист должен использовать при работе специальную одеждой, обувьюи другие средства защиты.
  5. При резке лучше использовать специальные столы, которые оснащены системой для удаления газов и пара.
  6. Если работы проводятся на открытом воздухе, необходим навес.
  7. Нельзя оставлять плазматрон долгое время включённым.

Соблюдение безопасности при эксплуатации прибора поможет избежать профессиональных заболеваний и травм.

Плазменная резка

Общепринятые обозначения

PAC – Plasma Arc Cutting – резка плазменной дугой

CUT— Cutting-резка

Технология плазменной резки

Плазма представляет собой ионизированный газ с высокой температурой, способный проводить электрический ток. Плазменная дуга получается из обычной в специальном устройстве – плазмотроне – в результате ее сжатия и вдувания в нее плазмообразующего газа. Различают две схемы:

  • плазменно-дуговая резка и
  • резка плазменной струей.

При плазменно-дуговой резке дуга горит между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом (дуга прямого действия). Столб дуги совмещен с высокоскоростной плазменной струей, которая образуется из поступающего газа за счет его нагрева и ионизации под действием дуги. Для разрезания используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги, плазмы столба и вытекающего из него факела.

При резке плазменной струей дуга горит между электродом и формирующим наконечником плазмотрона, а обрабатываемый объект не включен в электрическую цепь (дуга косвенного действия). Часть плазмы столба дуги выносится из плазмотрона в виде высокоскоростной плазменной струи, энергия которой и используется для разрезания.

Плазменно-дуговая резка более эффективна и широко применяется для обработки металлов. Резка плазменной струей используется реже и преимущественно для обработки неметаллических материалов, поскольку они не обязательно должны быть электропроводными.

В корпусе плазмотрона находится цилиндрическая дуговая камера небольшого диаметра с выходным каналом, формирующим сжатую плазменную дугу. Электрод обычно расположен в тыльной стороне дуговой камеры. Непосредственное возбуждение плазмогенерирующей дуги между электродом и разрезаемым металлом, как правило, затруднительно. Поэтому вначале между электродом и наконечником плазмотрона зажигается дежурная дуга. Затем она выдувается из сопла, и при касании изделия ее факелом возникает рабочая режущая дуга, а дежурная дуга отключается.

Столб дуги заполняет формирующий канал. В дуговую камеру подается плазмообразующий газ. Он нагревается дугой, ионизируется и за счет теплового расширения увеличивается в объеме в 50–100 раз, что заставляет его истекать из сопла плазмотрона со скоростью до 2–3 км/c и больше. Температура в плазменной дуге может достигать 25000–30000°С.

Электроды для плазменной резки изготавливают из меди, гафния, вольфрама (активированного иттрием, лантаном или торием) и других материалов.

Количество тепла, необходимое для выплавления реза (эффективная тепловая мощность qр), поступает из столба плазменной дуги и определяется выражением:

где Vр – скорость резки (см/с);
F – площадь поперечного сечения зоны выплавляемого металла (см 2 );
γ – плотность металла (г/см 3 );
с – теплоемкость металла, Дж/(г·°С);
Тпл – температура плавления металла (°С);
T – температура металла до начала резки (°С);
q – скрытая теплота плавления (°С).

Произведение Vр·F·γ определяет массу выплавляемого металла за единицу времени (г/с). Для заданной толщины металла имеется определенное числовое значение эффективной тепловой мощности qр, ниже которого процесс резки невозможен.

Скорость потока плазмы, удаляющего расплавленный металл, возрастает с увеличением расхода плазмообразующего газа и силы тока и уменьшается с увеличением диаметра сопла плазмотрона. Она может достигать около 800 м/с при силе тока 250А.

Плазмообразующие газы

Технологические возможности процесса плазменной резки металла (скорость, качество и др.), а также характеристики основных узлов плазмотронов определяются прежде всего плазмообразующей средой. Влияние состава плазмообразующей среды на процесс резки:

  • за счет изменения состава среды возможно регулирование в широких пределах количества тепловой энергии, выделяющейся в дуге, поскольку при определенной геометрии сопла и данном токе состав среды задает напряженность поля столба дуги внутри и вне сопла;
  • состав плазмообразующей среды оказывает наибольшее влияние на максимально допустимое значение отношения тока к диаметру сопла, что позволяет регулировать плотность тока в дуге, величину теплового потока в полости реза и, таким образом, определять ширину реза и скорость резки;
  • от состава плазмообразующей смеси зависит ее теплопроводность, определяющая эффективность передачи разрезаемому листу тепловой энергии, выделенной в дуге;
  • в ряде случаев весьма значительной оказывается добавка тепловой энергии, выделившейся в результате химического взаимодействия плазмообразующей среды с разрезаемым металлом (она может быть соизмерима с электрической мощностью дуги);
  • плазмообразующая среда при взаимодействии с выплавляемым металлом дает возможность изменять его вязкость, химический состав, величину поверхностного напряжения;
  • подбирая состав плазмообразующей среды, можно создавать наилучшие условия для удаления расплавленного металла из полости реза, а также предотвратить образование подплывов на нижних кромках разрезаемого листа или делая их легко удаляемыми;
  • от состава среды зависит характер физико-химических процессов на стенках реза и глубина газонасыщенного слоя, поэтому для определенных металлов и сплавов некоторые плазмообразующие смеси недопустимы (например, содержащие водород и азот в случае резки титана); диапазон допустимых смесей также сужается с увеличением толщины разрезаемых листов и теплопроводности материала.

От состава плазмообразующей среды зависят и характеристики оборудования:

  • материал катода и конструкция катодного узла (способ крепления катода в плазмотроне и интенсивность его охлаждения);
  • конструкция системы охлаждения сопел;
  • мощность источника питания, а также форма его внешних статических характеристик и динамические свойства;
  • схема управления оборудованием, поскольку состав и расход плазмообразующего газа полностью определяют циклограмму формирования рабочей дуги.

При выборе плазмообразующей среды также важно учитывать себестоимость процесса и дефицитность используемых материалов.

Наиболее распространенные плазмообразующие газы

Газ

Обрабатываемый металл

Алюминий, медь и
сплавы на их основе

Коррозионно-стойкая
сталь

Углеродистая и
низколегированная
сталь

Сжатый воздух

Для заготовительной машинной резки

Для экономичной ручной и машинной резки

Кислород

Для машинной резки повышенного качества

Aзотно-кислородная
смесь

Для машинной резки с повышенной скоростью

Азот

Для экономичной ручной и машинной резки

Для ручной и полуавтоматической резки

Aргоно-водородная
смесь

Для резки кромок повышенного качества

Резка с применением воздуха в качестве плазмообразующей среды называется воздушно-плазменной резкой.

Техника плазменной резки металла

Плазменная резка экономически целесообразна для обработки:

  • алюминия и сплавов на его основе толщиной до 120 мм;
  • меди толщиной до 80 мм;
  • легированных и углеродистых сталей толщиной до 50 мм;
  • чугуна толщиной до 90 мм.

Резак располагают максимально близко к краю разрезаемого металла. После нажатия на кнопку выключателя резака вначале зажигается дежурная дуга, а затем режущая дуга, и начинается процесс резки. Расстояние между поверхностью разрезаемого металла и торцом наконечника резака должно оставаться постоянным. Дугу нужно направлять вниз и обычно под прямым углом к поверхности разрезаемого листа. Резак медленно перемещают вдоль планируемой линии разреза. Скорость движения необходимо регулировать таким образом, чтобы искры были видны с обратной стороны разрезаемого металла. Если их не видно с обратной стороны, значит металл не прорезан насквозь, что может быть обусловлено недостаточным током, чрезмерной скоростью движения или направленностью плазменной струи не под прямым углом к поверхности разрезаемого листа.

Для получения чистого разреза (практически без окалины и деформаций разрезаемого металла) важно правильно подобрать скорость резки и силу тока. Для этого можно выполнить несколько пробных разрезов на более высоком токе, уменьшая его при необходимости в зависимости от скорости движения. При более высоком токе или малой скорости резки происходит перегрев разрезаемого металла, что может привести к образованию окалины.

Плазменная резка алюминия и его сплавов толщиной 5–20 мм обычно выполняется в азоте, толщиной от 20 до 100 мм – в азотно-водородных смесях (65–68% азота и 32–35% водорода), толщиной свыше 100 мм – в аргоно-водородных смесях (35–50% водорода) и с применением плазматронов с дополнительной стабилизацией дуги сжатым воздухом. При ручной резке в аргоно-водородной смеси для обеспечения стабильного горения дуги содержание водорода должно быть не более 20%.

Воздушно-плазменная резка алюминия, как правило, используется в качестве разделительной при заготовке деталей для их последующей механической обработки. Хорошее качество реза обычно достигается лишь для толщин до 30 мм при силе тока 200 А.

Плазменная резка меди может осуществляться в азоте (при толщине 5–15 мм), сжатом воздухе (при малых и средних толщинах), аргоно-водородной смеси. Поскольку медь обладает высокой теплопроводностью и теплоемкостью, для ее обработки требуется более мощная дуга, чем для разрезания сталей. При воздушно-плазменной резке меди на кромках образуются легко удаляемые излишки металла (грат). Резка латуни происходит с большей скоростью (на 20–25%), с использованием таких же плазмообразующих газов, что и для меди.

Плазменная резка высоколегированных сталей эффективна только для толщин до 100 мм (для больших толщин используется кислородно-флюсовая резка). При толщине до 50–60 мм могут применяться воздушно-плазменная резка и ручная резка в азоте, при толщинах свыше 50–60 мм – азотно-кислородные смеси.

Резка нержавеющих сталей толщиной до 20 мм может быть выполнена в азоте, толщиной 20–50 мм – в азотно-водородной смеси (50 % азота и 50 % водорода). Также возможно использование сжатого воздуха.

Плазменная резка низкоуглеродистых сталей наиболее эффективна в сжатом воздухе (особенно для толщин до 40 мм). При толщинах свыше 20 мм разрезание может осуществляться в азоте и азотно-водородных смесях.

Для резки углеродистых сталей используют сжатый воздух (как правило, при толщинах до 40–50 мм), кислород и азотно-кислородные смеси.

Ориентировочные режимы воздушно-плазменной резки металла

Разрезаемый
материал

Параметры режима

Толщина
(мм)

Диаметр
сопла
(мм)

Плазморез: принцип действия, устройство, инструкция по применению

Принцип действия плазменной резки

Плазменная резка – это разделительная обработка металла с помощью термического процесса. Роль режущего инструмента здесь играет струя низкотемпературной плазмы.

Принцип действия плазменного аппарата:

  1. Между разрезаемым металлом и электродом или соплом плазмотрона создается электрическая дуга с температурой в 5000С.
  2. В сопло под давлением поступает газ, за счет чего температура электрической дуги повышается до 20 000С.
  3. Газ ионизируется и преобразуется в высокотемпературный газ или низкотемпературную плазму.
  4. От нагретой дуги возрастает ионизация, и температура газовой струи повышается до 30 000С. Во время этого процесса поток плазмы обладает высокой теплопроводностью и ярко светится.
  5. Плазма со скоростью в 500–1500 м/с проистекает из сопла, попадает на подготовленный металл, разогревает его и плавит в месте разреза.

Более наглядно процесс резки металла с помощью плазмотрона можно посмотреть по видео.

Виды плазменной резки

Плазменная резка металла бывает нескольких видов:

  1. Простая. При таком способе используется электрический ток и воздух. Длина электрической дуги во время такого процесса ограничена, поэтому при толщине листа в несколько миллиметров обработка поверхностей сравнивается с резкой лазером. Простой способом применяется для обработки только мягкой или низколегированной стали. При разрезе материала заусенцы не образовываются, кромка остается ровной. Иногда вместо воздуха может применяться азот.
  2. С применением воды. Во время резки вода используется для охлаждения плазмотрона и защиты среза от негативного влияния окружающей среды. Кроме этого, водой поглощаются все вредные испарения.
  3. С использованием защитного плазмообразующего газа. Срез во время такой резки защищен от окружающей среды, поэтому качество разрезания металла увеличивается.

Также резать металл можно с помощью дуги или струи. В первом случае обрабатываемый материал является частью цепи, во втором – дуга образовывается между электродами.

Виды и назначение плазморезов

Прежде чем понять, как выбрать плазморез, необходимо изучить существующие виды приборов. В зависимости от области применения они подразделяются:

  • Инверторные. Обладают способностью резать металл толщиной 30 мм.
  • Трансформаторные. Разрезают металл толщиной 80 мм.

Существует классификация в зависимости от контакта резака с деталью.


Они подразделяются:

  • Контактные. При работе необходим контакт плазмы с металлом. Толщина его может быть до 18 мм.
  • Бесконтактные. В этом случае металл может быть большой толщины и контакта с ним не требуется.

В зависимости от потребляемой энергии также есть свои разновидности. Это приборы:

  • Бытовые. Работают от сети 220 Вт.
  • Плазморез промышленный. Работает от трехфазной сети 380 Вт.

Устройство для плазменной резки металлов

Главным элементом оборудования является плазменный резак, который называется плазмотроном. Его основные составляющие:

  1. Электрод, который расположен в тыльной части камеры. Он образовывает электрическую дугу.
  2. Сопло отвечает за форму потока плазмы и ее скорость.
  3. Термостойкий изолятор расположен между соплом и электродом.

Кроме плазматрона, устройство для резки металла оборудовано:

  • компрессором или газовым баллоном;
  • источником питания;
  • набором шлангов или кабелей, предназначающихся для соединения плазматрона с компрессором и источником питания.

Так как с помощью аппарата работать приходится на весу, рез может получиться неровным. Поэтому для улучшения качества резки рекомендуется использовать подставки или специальные упоры, которые надеваются на сопло.

На видео можно посмотреть, как режется материал с помощью плазмотрона.

Рейтинговые аппараты для резки

При выборе прибора нужно ориентироваться на рейтинг плазморезов. К наилучшим моделям относятся:

  • Сварог CUT 40B (R34). Обладает мощностью 3,84 кВт. Работает от напряжения 220 Вт. Размеры составляют 425 x 205 x 355 мм. Аппарат рассчитан на работу с тонким листовым металлом; легкий и удобный в управлении.
  • AURORA PRO AIRFORCE 60 IGBT. Подключается к напряжению 380 Вт. Максимальная толщина режущей поверхности 20 мм. Можно работать с любыми марками материала, проводящими ток. Режущая сила тока составляет 60 А.
  • BRIMA CUT 120. Работает от напряжения 380 Вт. Имеет возможность разрезать листы толщиной 35 мм. Мощность аппарата составляет 20 кВт. Размеры: 475 x 330 x 370 мм.
  • КЕДР CUT-40B. Потребляемое напряжение — 220 Вт. Разрезает листы металла толщиной 12 мм.
  • Lincoln Electric Tomahawk 1538. Питается напряжением 380 Вт. Имеет угольный электрод. Ток резки составляет 30−100 А. Размеры — 455 x 301 x 640 мм.

При выборе плазмореза нужно ориентироваться на его параметры. В домашних условиях нет смысла приобретать промышленный аппарат, вполне достаточно бытового. Устройство будет работать 50% времени и столько же отдыхать. За этот период можно провести значительную часть работы. Также плазменный резак можно собрать самостоятельно, как – читайте здесь.

Преимущества и недостатки плазменной резки

По сравнению с лазерной резкой, работы по резке металлов с помощью плазмы имеют много достоинств:

  1. Материал можно точно и быстро разрезать независимо от того, какой он толщины.
  2. С помощью плазмы разрезается любой металл: тугоплавкий, черный, цветной.
  3. Аппаратом для плазменной резки можно обрабатывать не только металл, но и другие материалы.
  4. Плазмотроном легко режутся материалы различной ширины и под углом.
  5. Во время работ в воздух практически не выбрасываются загрязняющие вещества.
  6. Изделия получаются практически без загрязнений и с наименьшим количеством дефектов.
  7. Плазмотроном можно выполнять художественные работы. С его помощью доступна художественная резка деталей, сложная фигурная резка.
  8. Так как металл перед работой прогревать не нужно, сокращается время прожига.

Все достоинства плазменной резки можно увидеть на видео ниже.

Как и любой аппарат, наряду с преимуществами, плазмотрон имеет свои недостатки:

Все, что нужно знать о плазменной резке

Плазменная резка листового металла – разновидность термической обработки материалов, их разделение на части при помощи струи плазмы. В последние 15 лет плазморезы используются не менее интенсивно, чем гидроабразивные и лазерные устройства. Свидетельством этому – активный покупательский спрос и множество позитивных отзывов от профессионалов. Такие вопросы, как «что такое плазменная резка?» и «как она работает?» могут возникнуть у начинающего сварщика. Давайте найдем на них ответы и разберемся, почему резка металла плазмой так популярна.

Что задействовано при резке плазменной струей

Оборудование для плазменной резки металла включает в себя:

  • Источник питания. Чтобы плазменная дуга в процессе резки работала стабильно и не разбрызгивала металл, источник питания преобразует переменный ток в постоянный, а также регулирует его силу.
  • Плазмотрон. Генератор плазмы состоит из электрода, изолированного от него сопла и механизма, которое закручивает плазмообразующий газ. Для качественной работы плазмотрону нужен защитный кожух.
  • Систему розжига дуги. Ее назначение – образовывать искру в плазмотроне, которая нужна для поджига плазменной дуги.

Виды плазменной резки

Современное оборудование для плазменной резки металла бывает двух разновидностей: ручное и механизированное (высокоточное).

Ручные системы преобразуют в плазму обычный воздух. Сила тока такого устройства – от 12 до 120 А. Минимальная толщина металла, которую может разрезать прибор на самых низких токах, составляет 3,2 мм.

Более технологичной разновидностью традиционных плазменных станков являются ручные механизированные. Они оснащены числовым программным управлением и предназначены для работ, которые требуют высокой производительности – например, для изготовления тяжелого промышленного оборудования. Сила тока — от 130 до 1000 А. Максимальная толщина разрезаемого материала – до 159 мм.

Высокоточные станки используются для очень качественной и быстрой резки с минимальным износом расходников. Отверстие сопла в таких аппаратах маленькое, что позволяет получить дугу с силой тока 40 -50 тысяч А на квадратный дюйм. Для выработки плазмы, кроме очищенного воздуха, используются кислород, азот, смесь из аргона, азота и водорода. Максимальная толщина реза — 160 мм.

Как работает плазменная резка

Плазма представляет собой ионизированный газ, который обладает электропроводностью и содержит в себе заряженные частицы. В качестве плазмообразующих могут использоваться активные газы (кислород или смесь газов — воздух) и неактивные газы (водород, аргон, азот). Их нагревание и ионизация при помощи дугового разряда происходят в плазмотроне. Чем выше поднимется температура газа, тем больше он будет ионизирован. Температура плазменного потока достигает до 6000 градусов по Цельсию.

Чтобы осуществить плазменную резку пластин металла, сперва нужно их надежно закрепить на станке. Затем между обрабатываемым материалом и форсункой происходит короткое замыкание, в результате которого зажигается электрическая дуга. Чтобы зажечь основную дугу, может использоваться дежурная. Она образуется при помощи осциллятора и имеет силу тока 25-60 А. Затем под большим давлением в сопло подается газ, который под воздействием электричества превращается в плазму, которая выходит из аппарата со скоростью 500 – 1500 м/с. Технология плазменной резки металла предполагает, что металл в области разреза расплавляется и выдувается во время перемещения резака.

плазмотрон

Знаете ли вы, что принцип плазменной резки металла несколько отличается для каждой из ее разновидностей? Это обстоятельство стоит учитывать, так как грамотный подбор инструментов и материала – залог энергоэффективности проводимых работ.

  • При ручной резке плазменной струей электрод и детали сопла, даже если источник питания отключен, соединены. Если нажать триггер, через этот контакт пойдет постоянный ток, который также запустит поток плазменного газа. Электрод и сопло разомкнутся только тогда, когда давление плазменного газа будет оптимальным. Затем возникнет электрическая искра, и под действием высоких температур образуется плазма. Электрический ток переместится на контур, охватывающий электрод и разрезаемый металл. Если триггер отпустить, подача тока и воздуха прекратится.
  • При высокоточной резке плазменной струей электрод и детали сопла не соприкасаются. Для их изоляции предназначен завихритель. Когда включается источник тока, начинается предварительная подача газа в плазмотрон. Вспомогательная дуга в это время служит для питания сопла (подключение к «+» потенциалу) и электрода (подключение к «-» потенциалу). Затем вырабатывается высокочастотная искра, и ток от электрода к соплу идет уже через образованную плазму. Плазменная струя начинает разрезание металла, и контур тока переходит от электрода на обрабатываемую поверхность. После этого источник тока устанавливает оптимальную силу тока, происходит регулировка потока газа.

Зная, как работает аппарат плазменной резки, а также специфику работ, которые вам предстоят, можно собрать устройство плазменной резки своими руками, благо инструкции для этого широко представлены на просторах интернета. Наиболее подходящий для преобразования механизм — сварочный инвертор. Бытовым плазморезом можно не только разрезать металл, но и произвести плазменную сварку.

Читать еще:  Как распилить ЛДСП без сколов в домашних условиях

Плазменная резка какого металла возможна

Плазменный резак может использоваться как для цветных металлов, так и для черных и их сплавов. В первом случае в качестве основы для плазмы используются неактивные газы, а во втором – активные. Толщина материалов, которые способен обработать плазменный резак, может достигать 220 миллиметров. С помощью плазмы можно резать и тонкие металлы.

Однако обратите внимание, что даже самые дорогостоящие плазморезы не могут гарантировать отсутствие скоса, конусность резки все равно будет составлять 2-4 градуса.

Аппарат плазменной резки может производить как раскраивание металлического листа по прямой линии, так и фигурную резку, в том числе сверление отверстий. Минимальный диаметр отверстий при этом не может быть меньше 1,5 – 2 толщин металлической заготовки.

Оборудование для плазменной резки металла

Механизмы для резки плазменной струей бывают двух типов. Инверторные эффективны в случае, если вам необходима высокая производительность, а толщина металла не превышает 30 мм. Трансформаторные имеют меньший КПД, однако с их помощью можно нарезать более толстые детали.

По степени мобильности оборудование можно условно разделить на три разновидности:

    Ручные. Такая установка универсальна и компактна, но при этом потребляет много электроэнергии. Представляет собой коробку, оснащенную шлангом и горелкой.

ручная плазменная резка
Портальные. Имеют вид станков с просторной рабочей поверхностью, на которой располагается разрезаемый материал. Для их размещения требуется много свободного пространства, а для работы – мощный источник электроэнергии.

портальная установка плазменной резки
Переносные. Разрезаемый металл укладывается в отсек, имеющий вид рамы с рейками.

переносная плазменная резка

Преимущества и недостатки резки плазмой

К очевидным преимуществам плазменно-дуговой резки можно отнести следующие:

  • Установки для плазменной резки имеют меньшую стоимость по сравнению с лазерными.
  • Плазморезка может справиться с толщиной металла, недостигаемой для лазера.
  • Нарезанию плазмой поддаются практически все металлы, проводящие ток (медь, сталь, латунь, чугун, титан и т.д).
  • Толщина реза плазменной установки зависит от типа станка и его наконечников. Аппараты с минимальной толщиной реза снижают процент потери металла и увеличивают концентрацию потока плазмы.
  • Дополнительная обработка реза не нужна.
  • Безопасность плазменной установки. Ее конструкция не предполагает баллонов со сжатым газом, которые могут стать причиной пожара или взрыва.
  • Вмешательство обслуживающего персонала при автоматической резке сводится к минимуму.

Минусов у плазморезов не так и много:

  • Если нужно разрезать металл толщиной более 200 мм, придется прибегнуть к другим видам резки.
  • Нужно обращать пристальное внимание на угол отклонения. Он не должен составлять более 50 градусов.
  • К одному аппарату невозможно подключить два резака.

Плюсы и минусы плазменного раскроя металла по сравнению с лазерным мы уже раскрывали в одной из статей.

Резка плазменной струей: примеры

Метод плазменной резки является довольно универсальным. Струей ионизированного газа можно разделять на части практически все металлы любых конфигураций. В строительстве и промышленности чаще всего к помощи плазмы прибегают в тех случаях, когда необходимо разделить на части тонкие листы металла, разрезать рулоны стали, изготовить металлические штрипсы или измельчить чугунный лом.

Оснащенные центраторами труборезы помогут вам разделить на фрагменты трубы любого диаметра. При этом функционал оборудования позволяет провести зачистку швов и разделывание кромок. С помощью плазмы осуществляют также сверление в металле отверстий.

художественная резка плазмой

Художественная плазменная резка широко распространена в строительстве. К этому методу прибегают при оформлении ограждений, уличных очагов, беседок, флюгеров, разнообразных элементов интерьера.

В заключение

Плазменная резка — быстрый и эффективный способ нарезать металл толщиной до 200 мм. Она может применяться для любых материалов, обладающих электропроводностью: меди, стали, латуни, чугуна, титана, алюминия, сплавов. Принцип действия плазменного резака основан на плавлении металла тонкой струей ионизированного газа и сдувании расплавленного материала с области реза.

Оборудование для нарезки плазмой бывает ручное и механизированное; инверторное и трансформаторное; ручное, портальное и переносное. Несмотря на различия в тех или иных характеристиках, любое из перечисленных приспособлений состоит из источника питания, системы поджига дуги и плазмотрона. Зная принцип работы устройства, собрать генератор плазмы для резки металла можно в домашних условиях.

Плазменная резка металла: принцип работы, технология, системы

Вся статья написана на бытовом языке, без сложных технических терминов, и поэтому она доступна для понимания любому заинтересованному посетителю, в том числе, не связанному с металлообработкой.

Содержание:

1. Технология плазменной резки

1.1 Принцип работы плазменной резки

Начнем мы с краткой расшифровки такого слова «плазма». Итак…

Много непонятных слов? Не страшно! Это определение нужно только для понимания сути – нагреваем газ примерно до 10000 о С, создаем давление и ионизацию – получаем плазму. Далее переходим к определению плазменной резки.

Итак, сейчас, я думаю, у Вас должно уже появиться представление, относительно того, что есть плазменная резка. Если нет, то предлагаю Вам посмотреть материал, в котором подробно все рассказывается.

1.2 Газы, используемые в плазменной резке

Теперь давайте остановимся поподробнее на газах, используемых в плазменной резке.

Воздушно-плазменная резка

В данном случае, в качестве плазмообразующего газа используется воздух. Это, пожалуй, самый дешевый вариант плазменного раскроя. Воздух подходит для резки почти всех видов металлов: чёрная сталь, нержавейка, медь, латунь и др. Воздух дает средние показатели относительно качества и скорости раскроя и подходит для большинства пользователей плазменной резки. Подробнее об этой резки можно почитать здесь.

Кислородная плазменная резка

Кислород используется в более профессиональных системах плазменной резки, где необходимо получить наилучшее качество и наибольшую скорость раскроя. Говоря о качестве, мы имеем ввиду перпендикулярность реза и минимальное количество шлака (облоя) с нижней стороны вырезаемой детали.

Плазменная резка с использованием защитных газов

Данная технология используется в передовых профессиональных системах плазменного раскроя. Комплексы такого оборудования стоят от 5 до 12 млн. рублей. В качестве режущего газа могут быть использованы: Кислород (О2), Азот (N2), Аргон (Ar) и воздух. Эти же газы могут использоваться как защитные, в определенных пропорциях. Использование защитных газов позволяет приблизить плазменную резку толстых заготовок (до 50 мм) к качеству лазерной.

Наиболее часто используемые показатели плазменной резки:

Толщина разрезаемого металла0,5-70 ммЗависит от тока резки
Толщина плазменной струи0,5-2 ммЗависит от толщины металла
Скорость плазменной резки250-10000 мм/минЗависит от тока резки и толщины металла
Давление газа5-12 АтмЗависит от мощности источника плазмы
Ток плазменной резки20-800 AЗависит от толщины металла

1.3 Раскрой разных видов металлов

Плазменная резка подходит для раскроя почти всех металлов, но в отдельности для каждого вида металла существуют свои особенности. Рассмотрим наиболее востребованные металлы.

Плазменная резка стали

Существует много видов стали, мы не будем углубляться в марки и состав. Основное значение для плазменного раскроя имеет содержание в стали углерода – именно этот параметр определяет качество, которого получится добиться при плазменной резке.

Низкоуглеродистая сталь наиболее подходит для плазменного раскроя. Именно на неё ориентируются все производители источников плазмы создавая карты резки и табличные значения тока и скорости раскроя для разных толщин стали.

Высокоуглеродистая сталь (в том числе оцинкованная сталь) так же поддается плазменной резке, но тут для получения качественного реза нужна будет тонкая настройка оборудования и эксперименты с режимами раскроя.

Легированные стали так же можно резать плазмой (наиболее известная — нержавеющая сталь). Поскольку легированные стали используются в промышленности гораздо реже, табличных показателей для их раскроя производители аппаратов плазмы не предоставляют. Но по опыту, можем сказать, что показатели отличаются от раскроя низкоуглеродистой стали, в ту или иную сторону, в пределах 20%. Высоколегированную толстостенную сталь рекомендуют резать не воздухом, а смесью газов: азота, аргона и в некоторых случаях водорода, дабы не повредить её структуру вокруг реза.

Плазменная резка цветных металлов

При раскрое цветных металлов, таких как: алюминий, медь, титан, для получения качественного реза используют так же смесь газов: азота, аргона и водорода. Это связано с высокой стоимостью цветных металлов – не стабильный раскрой может привести к существенным денежным потерям в виде испорченных заготовок. Воздухом резать данные материалы тоже возможно, но как правило, в небольших объемах и со средним качеством кромки.

2. Ручная плазменно-дуговая резка металлов

Ручная плазменная резка производится при помощи портативных (мобильных) аппаратов плазменной резки, состоящих из:

  1. Основного аппарата, содержащего трансформатор и выпрямительную подстанцию.
  2. Силового кабеля питания.
  3. Шлангопакета, идущего от аппарата до плазменного пистолета. Шлангопакет содержит воздушный шланг и силовой кабель.
  4. Плазматрона (плазменного пистолета) – в нём происходит формирование плазмы.

Существует два основных способа ручного плазменного раскроя:

  1. Косвенная резка плазменной струей. Данный метод используют в основном для резки не
    металлических материалов. Электрическая дуга, формирующая плазму, в этом случае загорается между электродом и соплом плазматрона. Разрезаемый материал в формировании плазмы не учувствует, а резка осуществляется вырывающейся из резака плазменной струей.
  2. Прямая плазменно-дуговая резка. Это как раз наш случай, так как данный метод используется для резки металлов. Он используется как в ручной, так и в механизированной плазменной резке. Электрическая дуга загорается между электродом и разрезаемым металлом и совмещаясь со скоростным потоком воздуха образует плазму. Получаемая плазменная струя обладает такой мощностью, что буквально испаряет металл в процессе резки.

Ручная плазменно-дуговая резка на столько хорошо себя зарекомендовала, что применяется сейчас почти на всех предприятиях, имеющих цех металлообработки. Большое количество частников предлагают выездные услуги плазменной резки, т.к. ручные аппараты очень мобильны, их можно переносить в руках или на плечевом ремне.

Основные преимущества ручных плазменных аппаратов:

  1. Мобильность, портативность (ручные аппараты малой и средней мощности весят от 10 до 25 кг).
  2. Доступность использования (работают от 220 V, сила тока зависит от мощности аппарата).
  3. Универсальность (возможность резки всех видов металлов).
  4. Доступная цена (ручные аппараты плазменной резки российского производства стоят от 15000 до 70000 руб.

3. Автоматическая плазменная резка

С появлением ручной плазменной резки данную технологию начали использовать совместно со станками с ЧПУ (числовое программное управление). Использование станков ЧПУ совместно с плазменным резаком позволяет производить раскрой листового металла, круглых и профильных труб с высокой точностью (±0,25-0,35 мм) и скоростью (до 7 м/мин).

Наиболее распространена автоматическая плазменная резка листового металла. Плазменные аппараты средней мощности режут листовой металл до 30 мм на пробой. Более профессиональные и мощные аппараты могут разрезать листы до 70 мм с высоким качеством.

Один и тот же аппарат плазменной резки может использоваться как для ручной резки, так и для автоматического раскроя, за исключением плазмотронов, которые разделяются на ручные и механизированные.

Для раскроя с ЧПУ как правило используются более мощные плазменные аппараты, чем для ручной резки. Наиболее востребованы аппараты мощностью от 65 до 125 А, питание у которых происходит от 380 V.

Плазменная резка на станке с ЧПУ позволяет резать металл толщиной до 60 мм с высоким качеством.

4. Применение плазменной резки

В силу своей универсальности и доступности плазменная резка сегодня применяется почти на всех средних и крупных предприятиях, занимающихся металлообработкой.
С применением плазменной резки изготавливаются металлоконструкции и изделия: двери, ворота, калитки, заборы, художественные орнаменты, узоры и флюгера, вешалки, отводы вентиляции, сваи и другие металлоизделия.

Многие предприниматели строят бизнес на плазменной резке, имея у себя оборудование и принимая заказы на раскрой металла.

5. Преимущества и недостатки плазменной резки

Чтобы говорить о преимуществах плазменной резки и ее недостатках, нужно определиться с чем мы будем сравнивать. У плазменного раскроя есть три основных конкурента – газо-кислородная резка, лазерная резка и гидроабразивная резка. Каждый из четырех видов раскроя имеет свою специфику применения. Подробное сравнение мы привели в предыдущей статье, рекомендуем Вам с ней ознакомиться.

Здесь же мы распишем основные преимущества и недостатки плазменной резки с практической точки зрения предприятий, которые ее используют. Итак…

Преимущества плазменной резки

  • Раскрой металла от 0,5 до 50 мм;
  • Раскрой всех видов металлов (алюминий, медь, титан, нержавейка, сталь и т.д.);
  • Точность плазменной резки 0,25-0,35 мм;
  • Скорость раскроя тонких металлов до 7 м/мин, быстрый пробой металла;
  • Мобильность ручных плазменных аппаратов;
  • Высокая степень готовности деталей (минимальная очистка от шлака).

Недостатки плазменной резки

  • Относительно высокая стоимость качественных плазменных аппаратов;
  • Высокая стоимость расходных материалов (сопло, электрод, защитный экран);
  • Наличие минимальной конусности реза;

Вот, в общем-то, все основные моменты, которые нужно знать, если Вы планируете использовать плазменную резку металлов в своих задачах.

По всем вопросам мы с радостью проконсультируем Вас по телефону 8 (800) 500-33-04!

Остались вопросы? Задайте их нашим специалистам!

Отправьте заявку и наш менеджер свяжется с вами в течение 3 минут!

  • Компания
    • О компании
    • География продаж станков
    • Отзывы
    • Сертификаты
    • События
  • Продукция
    • Плазменные станки
    • Газовые станки
    • Лазерные станки
    • Галтовочные станки
  • Сервис
    • Доставка
    • Монтаж и пуско-наладка станков плазменной резки
    • Обучение сотрудников
    • Гарантия на станки
  • Информация
    • Фото
    • Видео станков
    • Выбор источника плазмы
    • Подготовка воздуха
    • Расходные материалы
    • Статьи по плазменной резке

© 2008-2021 ООО «ТеплоВентМаш» — производство станков плазменной, газовой и лазерной резки. Права защищены.

Ваша заявка принята

Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время!

Если вы авторизованы в WhatsApp через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

Если вы авторизованы в Viber через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

Если вы авторизованы в Telegram через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

Плюсы и минусы плазменной резки

Почему это решение так популярно?

Главное преимущество использования плазмы для резки металла — это, конечно же, высокая эффективность. Как заявляет ООО «Линия Металла» https://linemet.ru/list-goryachekatanyy/ используя качественное оборудование, можно в 7 раз сократить время резки металла по сравнению с кислородно-газовым методом.
При этом плазменная резка оказывает минимальное влияние на поверхность обрабатываемого металла. Режущий зазор небольшой, больших потерь материала или термической деформации не происходит. Кромка получается гладкой и действительно хорошего качества.
Использование плазменной резки дает большую свободу при обработке металла. Диапазон допустимых толщин широк. Плазма легко режет очень тонкие металлические листы толщиной 0,5 мм. Она также может обрабатывать материалы большой толщины, до 160 мм. Современные устройства плазменной резки позволяют выполнять точные вертикальные разрезы и фаски. Вы также можете получить изделие по заранее заданному шаблону.
В эпоху революции индустрии, плазменная резка имеет еще одно серьезное преимущество. В этом случае можно легко и эффективно реализовать автоматизацию процесса раскроя, используя современные роботы и соответствующее программное обеспечение IT.
В результате получается продукт хорошего качества, изготавливаемый в очень короткие сроки, при минимальных производственных затрат. И это убеждает многих предпринимателей останавливать свой выбор в ползу плазменной резки.

Есть ли недостатки у плазменной резки?

К сожалению, ни один метод резки не лишен недостатков. Плазменная резка не исключение. Решение требует сотрудничества с опытными специалистами, имеющими качественное оборудование, гарантирующее точность.
Однако самые большие недостатки связаны, прежде всего, с вредом процесса для сотрудников, которые подвергаются воздействию шума, создаваемого режущими станками. Вредные газы выделяются также в помещениях, где выполняется плазменная резка. Поэтому необходимо обеспечить соответствующую систему вентиляции. В конце концов, технология требует довольно дорогих устройств, что отражается в цене самой услуги.

Однако стоит обратить внимание на то, что плазменная резка зачастую все же дешевле лазерной. В сочетании с высоким качеством изготовления и снижением материальных потерь во время работы многие предприниматели выбирают это решение, считая его наиболее эффективным вариантом для своих компаний, которым требуются цельнометаллические элементы, изготовленные с большой осторожностью и в действительно короткие сроки.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Дуговая резка

Если вы любитель поделать что-то в доме своими руками, то вы прекрасно понимаете, что без хороших инструментов не обойтись. При этом это касается абсолютно любой работы, хоть вы делаете полку для книг, хоть строите гараж.

И часто в этих случаях приходится работать с металлом. Ведь данный материал давно получил призвание среди домашних мастеров за счет своего внешнего вида, крепости сооружений и долговечности.

Но появляется вполне резонный вопрос: а как обрабатывать этот крепкий материал? Методов много, и одним из наиболее распространенных является метод дуговой резки (ДР).

Дуговой метод обработки металлических изделий

Этот способ основывается на плавке металлической болванки в том месте, где происходит резка. В основном приборы для ДР являются ручными, и обработка происходит за счет использования угольных или металлических электродов.

Это позволяет обрабатывать чугун, стали с высоким легированием, цветные металлы и различные сплавы.

Конечно же, сам рез выполняется на довольно таки низком уровне и имеет неровную кромку, которую следует зачищать от оплавившегося металла и шлака.

Поэтому вместе с аппаратами дуговой резки желательно приобрести шлифовальные машины. Из этого всего можно сказать об недостатках и преимуществах дуговой резки металла следующее.

Преимущества и недостатки

Сама дуговая резка имеет следующие плюсы, которые выделяют ее на фоне других методов:

1) Отсутствие необходимости в специальном оборудовании и окружающих условиях

2) Быстрое обучение на оборудовании ДР.

3) Возможность резки, как при постоянном токе, так и при переменном.

Недостатки этого метода:

1) Плохое качество реза, который получается в конечном итоге.

2) Низкая производительность.

Но, не смотря на эти недостатки, многие фирмы, которые работают в строительной, ремонтной или автомобильной сфере, не могут обойтись без данной установки, так как именно метод дуговой резки позволяет быстро и относительно недорого провести обработку металлических деталей.

Также существует другой подвид дуговой резки, заключается он в том, что расплавленный металл удаляется из области обработки под давлением выдуваемой струи воздуха.

Окисление, которое происходит при этом, никак не влияет на сам процесс резки. Зато в конечном итоге удаляется больше шлака и расплавленного металла, тем самым улучшая качество обработки металлических изделий.

Принцип работы плазменной резки

Плазменную резку очень часто используют в таких отраслях промышленности, как судостроение, машиностроение, а также при изготовлении металлоконструкций, коммунальной сфере и т. п. Кроме этого, плазморез довольно часто используется в частной мастерской. С его помощью быстро и качественно разрезают любой материал, проводящий ток, и некоторые нетокопроводящие материалы – дерево, камень и пластик.

Технология плазменной резки позволяет разрезать листовой металл и трубы, выполнять фигурный рез или изготавливать детали. Работа осуществляется при помощи высокотемпературной плазменной дуги. Чтобы ее создать, потребуется только источник тока, воздух и резак. Чтобы работа выполнялась довольно легко, а рез получался ровным и красивым, следует выяснить, как осуществляется принцип работы плазменной резки.

Как устроен плазморез

Этот аппарат состоит из следующих элементов:

  • источник питания;
  • воздушный компрессор;
  • плазменный резак или плазмотрон;
  • кабель-шланговый пакет.

Источник питания для аппарата плазменной резки осуществляет подачу на плазмотрон определенной силы тока. Представляет собой инвертор или трансформатор.

Инверторы довольно легкие, в плане энергопотребления экономные, по цене недорогие, однако, способны разрезать заготовки небольшой толщины. Из-за этого их применяют только в частных мастерских и на маленьких производствах. У инверторных плазморезов КПД на 30% больше, чем у трансформаторных и у них лучше горит дуга. Часто используют их для работ в труднодоступных местах.

Трансформаторы гораздо увесистее, тратят много энергии, но при этом имеют меньшую чувствительность к перепадам напряжения, и с их помощью разрезают заготовки большой толщины.

Плазменный резак считается главным элементом плазмореза. Его основными элементами являются:

  • сопло;
  • охладитель/изолятор;
  • канал, необходимый для подачи сжатого воздуха;
  • электрод.

Компрессор требуется для подачи воздуха. Принцип работы плазменной резки предусматривает применение защитных и плазмообразующих газов. Для аппаратов, которые рассчитаны на силу тока до 200 А, применяется только сжатый воздух как для охлаждения, так и для создания плазмы. Они способны разрезать заготовки толщиной в 50 мм.

Читать еще:  Изготовление плазмореза из инвертора своими руками: инструкция, схемы, видео

Кабель-шланговый пакет используется для соединения компрессора, источника питания и плазмотрона. По электрическому кабелю от инвертора или трансформатора начинает поступать ток для возбуждения электрической дуги, а по шлангу осуществляется подача сжатого воздуха, который требуется для возникновения внутри плазмотрона плазмы.

Принцип работы

При нажатии на кнопку розжига начинается подача тока высокой частоты от источника питания (инвертора или трансформатора). В результате этого внутри плазмотрона образуется дежурная электрическая дуга, температура которой достигает 8 тыс. градусов. Столб этой дуги начинает заполнять весь канал.

После того как возникла дежурная дуга, в камеру начинает поступать сжатый воздух. Вырываясь из патрубка, он проходит через электрическую дугу, нагревается, при этом увеличиваясь в объеме в 50 или 100 раз. Кроме того, воздух начинает ионизироваться и перестает быть диэлектриком, приобретая свойства проводить ток.

Сопло плазмотрона, суженное книзу, обжимает воздух, создавая из него поток, которое начинает вырываться оттуда со скоростью 2 – 3 м/с. В этом момент температура воздуха часто достигает 30 тыс. градусов. Именно такой раскаленный ионизированный воздух и является плазмой.

В то время, когда плазма начинает вырываться из сопла, происходит ее соприкосновение с поверхностью обрабатываемого металла, дежурная дуга в этот момент гаснет, а зажигается режущая. Она начинает разогревать заготовку в месте реза. Металл в результате этого плавится и появляется рез. На поверхности разрезаемого металла образуются небольшие частички расплавленного металла, сдуваемые с нее потоком воздуха. Таким образом осуществляется работа плазмотрона.

Преимущества плазменной резки

Работы по резке металла часто осуществляются на стройплощадке, в мастерской или цеху. Можно использовать для этого автоген, но не всех это устраивает. Если объем работ, связанный с резкой металла, слишком большой, а требования, предъявляемые к качеству реза, очень высоки, то следует подумать о том, чтобы использовать плазменный резак, имеющим следующие достоинства:

  • Если мощность подобрана правильно, то аппарат плазменной резки позволяет в 10 раз повысить производительность. Такой параметр позволяет плазморезу уступить только промышленной лазерной установке, однако, он значительно выигрывает в себестоимости. Целесообразно с экономической точки зрения применять пламенную резку для металла, имеющего толщину до 50 – 60 мм.
  • Универсальность. С помощью плазменной резки обрабатываются чугун, медь, сталь, алюминий и прочий металл. Необходимо просто выбрать оптимальную мощность и выставить конкретное давление воздуха.
  • Высокое качество реза. Аппараты плазменной резки способны обеспечить минимальную ширину реза и кромки без перекаливания, наплывов и грата практически без дополнительной обработки. Кроме того, достаточно важен такой момент, что зона нагрева материала в несколько раз меньше, чем при использовании автогена. А так как термическое воздействие минимально на участке реза, то и деформация от этого вырезанных деталей будет незначительной, даже если они имеют небольшую толщину.
  • Не происходит существенного загрязнения окружающей среды. С экономической точки зрения, если имеются большие объемы работ, то плазменная резка гораздо выгоднее кислородной или механической. Во всех остальных случаях учитывают не материалы, а трудоемкость использования.

Недостатки плазменной резки

Недостатки в работе плазменной резки тоже имеются. Первый из них – максимально допустимая толщина реза довольно небольшая, и у самых мощных агрегатов она редко бывает больше 80 – 100 мм.

Следующий недостаток – достаточно жесткие требования, предъявляемые к отклонению от перпендикулярности реза. Угол отклонения не должен быть больше 10 – 50 градусов и зависит это от толщины детали. Если случается выход за эти пределы, то возникает довольно существенное расширение реза, что в результате влечет за собой быстрый износ расходных материалов.

Кроме того, рабочее оборудование довольно сложное, что делает совершенно невозможным использование двух резаков одновременно, которые подключаются к одному аппарату.

Заключение

Принцип работы плазменной резки довольно прост. Кроме того, аппарат, который используется для этого, имеет большое количество преимуществ, в несколько раз превосходящие имеющиеся недостатки. Если его правильно эксплуатировать, то можно существенно сэкономить время и получить качественный результат.

Ручной плазменный аппарат: типы, преимущества и недостатки, области применения

Плазменный аппарат – специализированное устройство для воздушно-плазменной разделительной резки сталей разных марок. В зависимости от разновидности оборудования с его помощью можно резать заготовки толщиной до 100 мм. Пользуется особым спросом при раскрое нелегированных и низколегированных металлов благодаря большой скорости реза и минимальной зоне термического влияния.

Составляющие аппарата для резки плазменной струей

Конструктивно устройство для раскроя металлопроката плазменной дугой состоит из таких компонентов:

  • Источник питания – основное оборудование, необходимое для подачи рабочего напряжения и тока для пилотной и режущей дуги. В зависимости от разновидности устройства его напряжение (без нагрузки) может находиться в диапазоне от 240 до 400 В.

Фото 1. Источник питания

  • Плазмотрон (он же ручной плазменный резак) – специализированный прибор, который предназначен для выработки плазмы и создания плазменной дуги. В его конструкцию также включены основные расходные элементы – сопло и катод. Их срок службы зависит рабочих параметров процесса резания, количества поджигов дуги, времени ее действия, интенсивности охлаждения и т.д.

Рисунок 2. Внешний вид ручного плазменного резака

  • Кабель-шланговый пакет – служит для подачи плазменного газа, напряжения, тока и охлаждающего вещества (при его наличии в конструкции аппарата) к плазмотрону.

Рисунок 3. Внешний вид кабель-шлангового пакета

Также к аппарату требуется подвести плазмообразующий газ от баллона или магистрального трубопровода. Для резания применяются активные и неактивные газы (сжатый воздух, азот, аргоноводородная, азотоводородная смесь и т.д.). Оптимальная разновидность газа выбирается в зависимости от разрезаемого металла. В бытовых условиях часто используют компрессор для выработки сжатого воздуха.

Сфера применения

В современном мире плазменная технология занимает одну из лидирующих позиций в области разделительной резки плавлением. Аппараты широко применяют практически во всех отраслях промышленности – строительная, нефтегазовая, металлургия, тяжелое машиностроение, металлообработка и изготовление металлоконструкций и т.д.

Особым спросом ручные плазменные резаки пользуются на металлургических заводах. В строительстве обычно применяются инверторные аппараты, которые благодаря малому весу и габаритам легко перемещать в пределах строительной площадки и поднимать на высоту.

Фото 4. Плазменная резка в заводских условиях

В авиа, автомобиле и судостроительных отраслях чаще применяются установки с ЧПУ, которые вырезают заготовки заданных размеров и конфигурации в автоматическом режиме.

Виды плазменных аппаратов

Оборудование для плазменной резки ручным способом производится нескольких типов:

  • Инверторные аппараты – модели, которые отличаются небольшими размерами и малым весом. Предназначены в основном для раскроя металла небольших толщин – как правило, не более 20 мм. Продолжительность включения (время непрерывной работы без перегрева) составляет до 60 % (т.е. из 10-минутного рабочего цикла они могут работать только 6 минут, а 4 минуты нужно для охлаждения). Однако они характеризуются повышенной энергоэффективностью и высоким КПД, удобны при выполнении работ на высоте и в полевых условиях.

Фото 5. Внешний вид инвертора

  • Трансформаторные аппараты – характеризуются большой мощностью, что позволяет резать листовой металл толщиной до 100 мм. Повышенная продолжительность включения (80-100 %) позволяет непрерывно эксплуатировать оборудование даже на протяжении нескольких рабочих смен. К недостаткам можно отнести большие габариты и вес, поэтому они относятся к классу стационарного оборудования.

Фото 6. Аппарат трансформаторного типа

Также плазменные резаки для разделительной резки металлов классифицируют по разновидности поджига дуги:

  • Косвенного действия – поджиг дуги осуществляется между соплом (выступает в качестве анода) и электродом (играет роль катода), разрезаемая заготовка в процессе зажигания дуги не участвует. Обычно применяется для резания неэлектропроводных материалов.
  • Прямого действия – здесь в качестве катода выступает электрод плазмотрона, а роль анода играет разрезаемый металлопрокат, между которыми и возбуждается плазменная дуга. Используется для раскроя всех электропроводных материалов.

Рисунок 7. Дуга прямого и косвенного действия

Как работает плазменное устройство?

Ручные плазменные аппараты используются для раскроя всех электропроводных материалов – конструкционные металлы, стали с различным содержанием легирующих элементов, медные, алюминиевые сплавы и т.д. Наиболее эффективны при работе с материалами относительно небольшой толщины (до 40 мм), поскольку процесс отличается высокой скоростью резания и минимальным выделением тепловой энергии, что позволяет исключить деформацию вырезаемых заготовок.

Традиционная плазменная резка представляет собой процесс разделительного резания методом плавления, при котором дуга образуется между тугоплавким электродом и разрезаемым металлом и обжимается при прохождении через сопло. Плазмообразующий газ в дуге частично дисоциируется и ионизируется, поэтому обладает электропроводностью. За счет повышенной плотности и температуре плазма расширяется в объеме и с большой скоростью движется к металлической заготовке.

Рисунок 8. Принцип раскроя плазменной струей

Сам процесс начинается с розжига дежурной дуги между катодом и соплом за счет подачи высокого напряжения к плазменному резаку для резки металлов. Она способствует частичной ионизации, подготавливая пространство между плазмотроном и заготовкой. При ее контакте с металлом (анодом) автоматически повышается мощность и образуется режущая дуга.

Тепловая энергия дуги и плазменного газа вызывает плавление и частичное испарение разрезаемого материала. Далее расплавленный металл выдувается из зоны реза высокоскоростным потоком плазмы. При этом энергия, необходимая для плавления материала вырабатывается только за счет электричества.

Оборудование для плазменной резки металла

Кроме основных составляющих, для полноценной и эффективной работы оборудования также требуется наличие таких элементов и материалов:

  • Система циркуляции охладителя – необходимость эффективного охлаждения плазмотрона обусловлена повышенными тепловыми нагрузками, возникающими в процессе плазменного раскроя. Резаки, которые работают с током 100 А и более, обычно оборудуют системой водяного охлаждения. Для бытовых и полупрофессиональных устройств достаточно воздушного охлаждения.
  • Рабочий стол – является стабильной основой для размещения разрезаемого металлопроката. Его габариты подбираются с учетом размеров листов, которые чаще всего будут резаться.
  • Система вытяжки – служит для удаления вредных выделений, которые наблюдаются при резании металла.
  • Плазменный газ – выбирается в зависимости от разновидности разрезаемого материала.

Преимущества и недостатки резки плазмой

Технология плазменного раскроя имеет много разных преимуществ перед другими способами резки плавлением:

  • Быстрый прожиг материала и большая скорость резания – при работе с тонколистовым металлом практически в 10 раз выше, чем при воздушно-кислородной резке аналогичных заготовок.
  • Минимальная деформация заготовок, вырезаемых из тонколистового металла – обеспечивается благодаря высокой скорости реза и минимальной зоне термического влияния.
  • Максимальная точность – достигается за счет минимальной ширины реза и возможности использования разных приспособлений, позволяющих автоматизировать процесс и получить деталь с предельно точными размерами и формой.
  • Универсальность – с помощью аппарата можно выполнять как прямолинейный, так и фигурный раскрой практически любых материалов, проводящих электрический ток.
  • Предельно высокое качество реза – процесс вырезания заготовок струей плазмы характеризуется минимальным количеством шлака и окалины, поэтому кромки металлических деталей обычно не требуют дополнительной обработки перед сварочными работами.
  • Возможность резки таких материалов, как чугун, титан, а также другие цветные металлы и их сплавы.

Фото 9. Резание тонколистового металлопроката

К недостаткам можно отнести только удорожание себестоимости процесса при разделительном резании металлов большой толщины – свыше 60 мм. Также при работе ручными аппаратами следует учитывать, что качество и стабильность резки будет напрямую зависеть от правильности выбора рабочих параметров – силы тока, зазора между соплом и заготовкой, вида используемого газа.

Резка плазменной струей – примеры

Ручными аппаратами для плазменной резки можно вырезать заготовки разных форм и размеров. Сегодня выпускаются разнообразные приспособления и шаблоны для облегчения работы и получения деталей определенных конфигураций и размеров.

Возможности ручных резаков с применением дополнительных устройств:

  • Вырезание круглых деталей максимально точной формы.

Фото 10. Использование шаблона для получения круглых деталей разных диаметров

  • Резание листа под заданным углом.

Фото 11. Шаблон для резания заготовки с одновременным скосом кромки

  • Вырезание деталей с отличными от 90° углами.

Фото 12. Магнитная направляющая для поддержания заданного угла реза

  • Высокоточный прямолинейный рез.

Фото 13. Направляющая для высокоточной прямолинейной резки

  • Ведение резака с постоянным зазором между соплом и металлом для максимально качественного реза.

Фото 14. Использование роликов для соблюдения постоянного зазора

Как вырезать заготовку круглой формы?

Чтобы вырезать круглую деталь или отверстие в листовом прокате ручным плазменным резаком, важно обеспечить точный контроль движения. При этом качество реза будет тем ниже, чем меньше диаметр заготовки. Минимальным соотношением диаметра окружности к толщине металлопроката, в котором она вырезается, является 1,5, но качество реза здесь будет довольно низким.

Фото 15. Вырезание круглой детали с помощью специального шаблона

Достичь высокого качества поможет следующее:

  1. Использование специального шаблона для вырезания круглых деталей и поддержание постоянного зазора между соплом и заготовкой.
  2. Снижение скорости резания – это позволяет минимизировать деформацию дуги и существенно снизить величину скоса кромки.
  3. Прожиг металла под точным углом 90°.
  4. Старт резания с центра окружности в том случае, если нужно вырезать отверстие в детали.
  5. Продолжение движения по выполненному резу без выведения резака при завершении резки.

Стоит ли доверять отечественному производителю?

Оборудование для ручной плазменной резки выпускают разные компании. Однако на отечественном рынке лидирующие позиции занимают аппараты марки ПУРМ. Они разработаны и изготовлены с учетом суровых российских условий эксплуатации, эффективно работают во всех регионах РФ – даже в условиях крайнего севера.

Фото 16. Разные виды аппаратов марки ПУРМ

Оборудование этого производителя заслужило доверие потребителей благодаря надежности, высокой производительности, энергоэффективности и возможности интенсивной эксплуатации в любых производственных условиях. Весомым преимуществом является невысокая цена по сравнению с аналогичными аппаратами зарубежных брендов.

Технология плазменной резки металла

Содержание:

  1. 1. Современный принцип работы техники
  2. 2. Задачи плазменной резки
  3. 3. Известные имена на рынке оборудования

Плазма является четвертым агрегатным состоянием окружающей нас материи. По сути, это совокупность пара и энергии. С момента открытия плазмы она стала широко использоваться как в промышленности, так и на производстве. Она расширила спектр выполняемых задач аппаратами-предшественниками.

Плазменная резка — технология, появившаяся из плазменной сварки еще в 1960-ых. Она создавалась как очень производительный способ резки листовой стали и металлических пластин. Основана эта технология была на использовании воздушно-плазменной дуги. Сам процесс состоял из местного расплавления металла, а потом его выдувания потоком воздуха. Впоследствии образуется полость. Этот способ имел преимущества перед традиционными способами, позволяя делать резку более точной, а края более ровными, чем при использовании иных видов резки.

По сравнению с нынешними агрегатами их предшественники были большими, медленными и достаточно дорогостоящими, поэтому их использование было ограничено и отсутствовало массовое производство.

Технология CNC (computer numerical control) — числовое программное управление, ЧПУ — была применена в конце 1980 — начале 1990 годов. Это позволило делать более тонкую работу, однако они, все-таки были ограничены количеством образцов и возможностей реза, используя только две оси.

Современный принцип работы техники

Процесс резания металлов за счет струи плазмы происходит следующим образом: электрическая дуга зажигается непосредственно между обрабатываемым металлом и электродам. Также возможно зажигание между соплом самого агрегата и электродом. Струя плазмы получается за счет газа, который подается в сопло аппарата и там под давлением преобразуется электрической дугой. Температура дуги может варьироваться от 5000 до 30000 °С, а скорость от 500 до 1500 м/с. В свою очередь максимальная толщина разрезаемого металла может достигать 100 мм.

Дуга, необходимая для работы, зажигается следующим порядком — сначала возбуждается вспомогательная дуга. Она находится между соплом и электродом. Ее зажигание проходит при помощи осциллятора. После этого она выдувается из сопла при помощи пускового воздуха. Внешне она напоминает факел до 20-40 мм, имея при этом ток 25-40А. При соприкосновении же с поверхностью детали автоматически происходит гашение дежурной дуги и в тот же момент возникает дуга рабочая. Автоматически включается режим большего расхода воздуха.

Газы, применяемые для получения струи, делят на активные (кислород, воздух) — резка черных металлов, и неактивные (азот, водород, аргон) — резка цветных сплавов и металлов.

Есть различия и по типу охлаждения форсунки:

  • Воздушное охлаждение — охлаждается за счет потока газа.
  • Жидкостное охлаждение — охлаждение идет за счет потока воды.

В агрегатах большой мощности, как правило, промышленного назначения, используется охлаждение за счет жидкости, также они обеспечивают более точную обработку. В свою очередь, более надежными по сроку службы являются форсунки воздушные.

Основное преимущество плазменной резки — это возможность обработки всех типов металлов, как цветных и черных, так и тугоплавких. Если сравнивать с газопламенной резкой, плазма дает более высокую скорость работы с материалом малой и средней толщины. Также помимо качества и аккуратности реза, есть возможность сложной фигурной вырезки по металлу.

Задачи плазменной резки

Она применима повсеместно, как в металлообрабатывающей промышленности, так и на автосервисах и на производстве, на металлобазах. Широкое распространение так же она получила и в строительных работах, а также при выполнении различных монтажных задач, таких, как создание кровли и систем отопления.

Нашла себя плазморезка и в художественном творчестве. Именно с помощью работ по металлу, выполненных ей, многие подчеркивают неповторимость того или иного здания. Индивидуальные заказы на изготовление ворот для парков и дворов, оград для участков, кроватей. Различные фигурные статуэтки помогают сделать неповторимым и дизайн квартиры. Выполняются подобные работы из разнообразных металлов — алюминий, латунь, чугун, так же не исключение и медь, и высоколегированные стали, возможно использование нержавеющих металлов.

Стандартные операции плазмореза:

  • Возможность резки любых металлов, способных проводить электричество.
  • Вырезка отверстий и проемов
  • Подготовка кромки материала.
  • Резка полос, профилей, прутков, труб.
  • Вырезка заготовок для штамповки, сварки, механической обработки.
  • Обработка литья.

Известные имена на рынке оборудования

  • Best Plasma 60 HF — это промышленный инверторный плазморез с высокочастотным поджигом от итальянской компании BlueWeld. Для облегчения работы и четкого контроля протекания всех процессов аппарат оснащен такими функциями, как контроль охлаждения, защита от перегрузок, короткого замыкания. Индикаторы наличия напряжения, давления воздуха и различных перебоев при его подаче — все это обеспечивает максимальную стабильность и безопасность использования устройства. Схожа с этой моделью и TECNICA PLASMA 34 KOMPRESSOR от TELWIN. Оба агрегата подходят для работы со всеми типа проводящих металлов, например, сталью, «нержавейкой», алюминием, латунью, медью, оцинкованной сталью и т.п.
  • Prestige Plasma 34 KOMPRESSOR мобильная модель сварочного инвертора, также от родом из Италии от компании BlueWeld. Дуга у нее зажигается за счет контакта с разрезаемой поверхностью. При использовании подобного устройства деформация таких материалов, как сталь и нержавеющая сталь, латунь и подобные, полностью отсутствует. Сродни ей агрегат от TELWIN — TECNICA PLASMA 34 KOMPRESSOR. Это модель оснащена компрессором, поэтому не нуждается в соединении с внешними источниками сжатого воздуха.
  • SUPERPLASMA 62/2 от TELWIN — это наиболее мощная по сравнению с вышеперечисленными устройствами трехфазная установка воздушно-плазменной резки, применяемая преимущественно в промышленности. В качестве систем защиты у этого агрегата имеются контроль давления воздуха, индикаторы короткого замыкания и индикация отсутствия фазы. При резке металл, с которым ведется работа, не подвергается пластической деформации.
ПроизводительTELWINBlueWeld
МодельTECNICA PLASMA 34 KOMPRESSORSUPERIOS PLASMA 60 HF 400VSUPERPLASMA 62/2Best Plasma 60 HF 815364Prestige Plasma 34 KOMPRESSOR 815361
Сварочный ток max2560506025
Сварочный ток min51530155
Мощность2,87,57,57,52,8
Напряжение220400230/400380220
Вес12,519,46019,412,5
Габариты475х170х340475х170х340735х490х890475х170х340475х170х340

Если у вас возникли вопросы по каким-либо моделям, вы можете позвонить нашим менеджерам, которые всегда готовы дать исчерпывающую информацию.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector