Особенности и преимущества работы установки для плазменной резки металла с ЧПУ

Плазменная резка осуществляется аппаратом под названием плазморез. Он создаёт поток высокотемпературного ионизированного воздуха (плазмы), который разрезает заготовку.

Нужна плазменная резка металла, рекомендуем компанию «НФЗМ».

Принцип плазменной резки основан на свойстве воздуха в состоянии ионизации становиться проводником электрического тока.

Плазморез создаёт в плазмотроне плазму (ионизированный воздух, разогретый до высокой температуры) и сварочную дугу, которые осуществляют раскрой материала.

Содержание

Устройство плазмореза

Плазморез состоит из нескольких блоков:

image
Устройство плазмореза. Плазменная резка осуществляется плазморезом, который состоит из нескольких блоков
  • источник электропитания;
  • плазмотрон (резак);
  • компрессор;
  • комплект кабель-шлангов (отдельно о шлангах тут).

Источником электропитания может быть:

  • трансформатор. Достоинством его является то, что он практически не чувствителен к перепадам напряжения электросети и позволяет резать заготовки большой толщины, а недостатком – значительный вес и низкий КПД;
  • инвертор. Единственным его недостатком является то, что он не позволяет резать заготовки большой толщины. Достоинств много:
    • при питании от него стабильно горит дуга;
    • КПД на 30 % выше, чем у трансформатора;
    • дешевле, экономичнее и легче трансформатора;
    • его удобно использовать в труднодоступных местах.

Подробнее смотрите в статье про источники питания.

Плазмотрон

Плазмотрон – это плазменный резак, с помощью которого разрезается заготовка. Он является основным узлом плазмореза.

image
Конструкция и схема подключения плазмотрона

Конструкция плазмотрона состоит из следующих составляющих:

  • электрод;
  • сопло;
  • охладитель;
  • колпачок.

Узнайте больше об устройстве резака здесь.

Компрессор

Компрессор в плазморезе требуется для подачи воздуха. Он должен обеспечивать тангенциальную (или вихревую) подачу сжатого воздуха, которая обеспечит расположение катодного пятна плазменной дуги строго по центру электрода. Если этого не будет обеспечено, то возможны неприятные последствия:

  • плазменная дуга будет гореть нестабильно;
  • могут образоваться одновременно две дуги;
  • плазмотрон может выйти из строя.

Про компрессоры смотрите больше информации на этой странице.

Принцип работы

Результат работы плазмотрона

Принцип действия плазмотрона заключается в следующем. Создаётся поток высокотемпературного ионизированного воздуха, электропроводность которого равна электропроводности разрезаемой заготовки (т.е. воздух перестаёт быть изолятором и становится проводником электрического тока).

Образуется электрическая дуга, которая локально разогревает обрабатываемую заготовку: металл плавится и появляется рез. Температура плазмы в этот момент достигает 25000 – 30000 °С. Появляющиеся на поверхности разрезаемой заготовки частички расплавленного металла будут сдуваться с нее потоком воздуха из сопла.

Технология

Технология плазменной резки металла вкратце может быть описана следующим образом. Плазменной обработке поддаются все виды металлов толщиой до 220 мм.

Эффект появляется после воспламенения плазмообразующего газа при образовании искры в контуре электрической дуги (между наконечником форсунки и неплавящимся электродом. От искры загорается поток газа, здесь же он ионизируется, превращаясь в управляемую плазму (с крайне высокой, 800 и даже 1500 м/с скоростью выхода).

Интересное:  Технология плазменно-дуговой резки металла

В выходном отверстии, от сужения, происходит ускорение потока плазмообразующего носителя. Высокоскоростная плазменная струя позволяет получить температуру на выходе около 20 0000с. Узконаправленная струя в тысячи градусов буквально проплавляет материал в точечной области воздействия, нагрев вокруг места обработки незначительный.

Плазменно-дуговой способ используется с замыканием обрабатываемой поверхности в проводящий контур. Другой вид резки (плазменной струей) — работает при наличии стороннего (косвенного) образования высокотемпературного компонента в рабочей схеме плазмотрона. Нарезаемый металл не включен в проводящий контур

Резка плазменной струей

Раскрой заготовок плазменной струей применяется для обработки материалов, не проводящих электрический ток. При резке этим методом дуга горит между формирующим наконечником плазмотрона и электродом, а сам разрезаемый объект в электрической цепи не участвует. Для разрезания заготовки используется струя плазмы.

Плазменно-дуговая резка

Плазменно-дуговой резке подвергаются токопроводящие материалы. При выполнении резки этим методом дуга горит между разрезаемой заготовкой и электродом, её столб совмещен со струей плазмы. Последняя образуется за счет поступления газа, его нагрева и ионизации. Газ, продуваемый через сопло, обжимает дугу, придает ей проникающие свойства и обеспечивает интенсивное плазмообразование. Высокая температура газа создает высочайшую скорость истечения и увеличивает активное воздействие плазмы на плавящийся металл. Газ выдувает из зоны реза капли металла. Для активизации процесса используется дуга постоянного тока прямой полярности.

Плазменно-дуговая резка применяется при:

  • производстве деталей с прямолинейными и фигурными контурами;
  • вырезании отверстий или проемов в металле;
  • изготовлении заготовок для сварки, штамповки и механической обработки;
  • обработке кромок поковок;
  • резке труб, полос, прутков и профилей;
  • обработке литья.

Виды плазменной резки

В зависимости от среды, существуют три вида плазменной резки:

  • простой. Этот метод подразумевает использование только воздуха (или азота) и электрического тока;
  • с защитным газом. Применяются два вида газа: плазмообразующий и защитный, который сохраняет зону реза от влияний окружающей среды. В результате повышается качество реза;
  • с водой. В этом случае вода выполняет функцию, аналогичную защитному газу. Кроме того, она охлаждает компоненты плазмотрона и поглощает вредные выделения.

Основанная на указанных принципах плазменная резка обеспечивает не только высокопроизводительное производство, но и совершенно пожаробезопасное: применяемые в технологии материалы не огнеопасны.

Посмотрите ролики, где наглядно объясняется, как происходит плазменная резка:

Принцип работы воздушно-плазменной резки металла

Воздушно-плазменная резка: на чем основан принцип осуществления. Плазма, производящая резку, является разогретым газом с высоким значением электропроводности. Его еще называют ионизованным. Генерируется плазма специальным дуговым элементом. Принято называть этот способ резки плазменным.

Обычная дуга сжимается плазмотроном. Ионизованный газ вдувается в нее, с помощью чего она может генерировать горячий воздух. Она способна производить обработку, при помощи повышенной температуры.Металл разрезается, плавясь при этом.

Осуществление обработки металла происходит благодаря, как плазменной дуге, так и струе. В первом варианте на металлическое изделие оказывается прямое воздействие, во втором — косвенное. Наиболее распространенным и действенным является метод резки с помощью действия напрямую. Для материала, который не обладает электропроводностью (как правило это неметаллические изделия) применяют способ непрямого влияния. При любом из вариантов разрезаемый материал не теряет агрегатного состояния и его конструкция слабо подвергается деформации.

Интересное:  Плазменная резка бетона — особенности технологии

Принцип работы плазменного резака

Плазмотрон – это техническое устройство, которое образует электрический разряд между электродом (катодом) и поверхностью обрабатываемого изделия (анодом), это происходит в потоке газа который образует плазму.

Принцип работы устройства: для охлаждения применяется вода или газ, для получения плазмы используется плазмообразующий газ. Поток входящего в камеру газа подвергается нагреванию до высоких температур после чего ионизируется, тем самым приобретает свойства плазмы. Плазмообразующий газ и охлаждающий подаются в различные каналы плазматрона. При подаче питания между катодом и соплом образуется так называемый вспомогательный разряд, визуально её можно видеть как небольшой факел.

Основная (рабочая дуга) образуется при касании второстепенного разряда обрабатываемой поверхности, которая в данном случае выполняет роль анода (плюс). Стабилизация разряда может осуществляться магнитным полем, водой либо газом, зачастую стабилизирующий газ является и плазмообразующим. После этого можно проводить резку материала, нанесение покрытий, сварку, наплавку или даже добычу полезных ископаемых, путём разрушения горных пород.

Условно конструкцию плазмотрона можно представить как несколько основных элементов:

  1. изолятор;
  2. электрод;
  3. сопло;
  4. механизм для подвода плазмообразующего газа;
  5. дуговая камера.

Конструкция и принцип работы плазмотрона с совмещенным соплом и каналом

Особенностью плазмотрона, использующего воздушно-плазменную резку является совмещение канала и сопла. Воздух проходит через канал сопла наружу. Принцип работы схож, при подаче электропитания промеж катодом и соплом образуется вспомогательный разряд. Воздух закрученный по спирали, стабилизирует и сжимает столб рабочего разряда. Он же предотвращает соприкосновение электрической дуги стенок соплового канала.

Типы плазмотронов

Плазмотроны можно условно разделить на три глобальных типа

  1. электродуговые;
  2. высокочастотные;
  3. комбинированные.

Устройства работающие на основе электрической дуги оснащены одним катодом, который подключен к источнику питания постоянного тока. Для охлаждения применяют воду, которая находится в охладительных каналах.

Можно выделить следующие виды электродуговых аппаратов

  • с прямой дугой;
  • косвенной дугой (плазмотроны косвенного действия);
  • с использованием электролитического электрода;
  • вращающимися электродами;
  • вращающейся дугой.

Автомат: принцип работы

Станок плазменной автоматической резки имеет:

  1. пульт управления,
  2. плазмотрон
  3. рабочий стол для заготовок.
Автомат для резки (Китай). Источник фото: ru.made-in-china.com

На пульте управления происходит корректировка предварительно установленных программ, если резка отклоняется от установленных параметров. Для оперативного исправления в процессе работы и выбора оптимальных режимов резания.

Через установленный на рабочем столе лист, пропускается электрический ток. Между поверхностью листа и плазмотроном пробегает первичная электродуга. В которой сжатый воздух, разогревается до состояния плазмы. Первичная дуга скрывается в раскаленной ионизированной струе, которая и режет металла.

Резка начинается с середины или с края. Чем чаще происходит прерывание дуги и зажигание новой искры, тем меньше становится ресурс сопла и катода. Грамотный оператор автоматической резки выбирает режимы резания по таблице и отталкиваясь от конкретных условий (толщина металла, диаметр сопла). Благодаря чему можно добиться значительного сокращения расходов. По окончанию операции, автомат самостоятельно оповестит оператора, выключит и отведет плазмотрон от материала.

Интересное:  Плазменная резка алюминия

Какие газы используются, их особенности

Плазменная резка металла представляет собой процесс проплавления и удаления расплава за счет теплоты, получаемой от плазменной дуги. Скорость и качество резки определяются плазмообразующей средой. Также, плазмообразующая среда влияет на глубину газонасыщенного слоя и характер физико-химических процессов на кромках среза. При обработке алюминия, меди и сплавов, изготовленных на их основе, используются следующие плазмообразующие газы:

  • Сжатый воздух;
  • Кислород;
  • Азотно-кислородная смесь;
  • Азот;
  • Аргоно-водородная смесь.

Важно! Для некоторых марок металла недопустимо применение определенных плазмообразующих смесей (к примеру, для резки титана нельзя использовать смеси, содержащие в составе азот или водород).

Все газы, используемые при выполнении плазменной обработки, условно делятся на защитные и плазмообразующие.

В целях бытового назначения (толщина до 50 мм, сила тока дуги – менее 200 А) применяется сжатый воздух, который может использоваться как защитный, так и плазмообразующий газ, а в более сложных условиях промышленного назначения применяются другие газовые смеси, которые содержат кислород, азот, аргон, гелий или водород.

Достоинства и недостатки плазменной резки

Обработка металлов аппаратами или станками плазменной резки дает в работе целый ряд преимуществ.

  1. По сравнению с кислородной горелкой, плазморез обладает более высокой мощностью, и соответственно, производительностью, и по данному параметру уступает только лазерным установкам промышленного масштаба.
  2. Плазменная резка выгодна с экономической точки зрения при толщине металла до 60 мм. Для резки материалов с толщиной более 60 мм рекомендуется использовать кислородную резку.
  3. Современные плазморезы отличаются высокоточной и качественной обработкой металлов. Срез получается «чистый», с минимальной шириной, благодаря чему, практически не требует дополнительной шлифовки.
  4. Также, плазменно-дуговая обработка характеризуется универсальностью применения, безопасностью и низким уровнем загрязнения окружающей среды.

Из недостатков можно отметить скромную толщину среза (до 100 мм), а также невозможность одновременной работы двух плазморезов и соблюдение жестких требований к отклонениям от перпендикулярности среза.

Возможности плазменной резки

Сфера применения плазменной резки очень разнообразна, благодаря своей универсальности и диапазону обрабатываемых металлов и металлических сплавов. Автоматизированная и ручная плазменная резка материалов широко применяется на предприятиях и во многих отраслях промышленности для выполнения обработки:

  • Труб;
  • Листового металла;
  • Чугуна;
  • Стали (в т.ч. нержавеющей);
  • Бетона;
  • Отверстий;
  • Фигурной и художественной резки.

Характеристики плазморезов позволяют выполнять обработку нержавеющей стали, что недоступно кислородным горелкам. Плазморезы практически незаменимы для обработки тонкой листовой стали. Особого внимания заслуживают ручные устройства, которые отличаются компактными размерами и экономичным потреблением электроэнергии. Технология плазменно-дуговой резки особенно ценится за выполнение чистого среза без «наплывов», что положительно влияет на скорость и точность выполнения работ, а также на производственные возможности предприятий.

Полезная информация по теме

Где можно приобрести плазморез

Услуги плазменной резки

Где купить комплектующие для плазменной резки и сварки

Аппараты плазменной резки (плазморезы)

Ремонт аппаратов плазменной резки

Выбери свой станок

В этой статье мы ответим на самые часто задаваемый вопрос, что лучше — плазма или лазер? 

Чем лазерная резка отличается от плазменной?

Давайте для начала рассмотрим принцип работы плазменного и лазерного оборудования. 

Если простыми словами, то плавление металла при плазменной резке происходит за счет дуги. То есть, под воздействием воздуха. 

В случае с лазерной резкой плазменной резкой плавление металла происходит засчёт сфокусированного лазерного луча. 

Возможности плазменной и лазерной резки

В первом случае ширина реза не постоянна. Она изменяется в зависимости от толщины металла, от 0,8 до 2,5 мм. А при работе на лазерном станке она всегда практически одинакова и равняется от 0,2 до 0,3 мм. 

Насколько плазменная резка будет точной, зависит от износа расходных материалов. Этот параметр составляет до 0,1 мм. При лазерном способе точность очень высокая и находится в диапазоне от 0,05 до 0,08 мм. 

Важным параметром является конусность, она бывает от 1 до 5 градусов в зависимости от толщины вырезаемых отверстий. При лазере конусность минимальная. Она составляет менее 1 градуса. 

Соответственно, отверстия на лазере получаются более геометрически правильными и подходят под точные соединения. 

Для того, чтобы вырезать геометрически правильные отверстия на плазме нам необходимо, чтобы диаметр отверстия был в два раза толще листа. 

А при лазерной резке возможность вырезания отверстий, как минимум, в два раза тоньше самого листа. 

Также необходимо отметить и высокую скорость реза, которая даёт возможность прожигать толстые металлы. 

А на лазере скорость значительно выше, чем на плазме. Но при увеличении толщины она сильно падает. Кроме того, время пробивки толстого металла увеличивается. 

Стоит отметить про образование окалины при плазменной резке. Её избежать, к сожалению, невозможно, и деталь нужно будет ещё обработать. 

А вот при лазерной резке её практически нет. То есть, детали, которые вырезаются на лазере, не нуждаются в дополнительной обработке. 

Плазма имеет грязный рез, то есть при резке плазмы образуется много грата, и рез нуждается в пост-обработке. То есть, в любом случае нужно либо шлифовать, либо гальтовать, либо очищать материал другими способами.

В случае с лазерным станком при правильных настройках не требует никакой пост-обработки. Изделие сразу готово, как к сварке, так и к покраске, а в дальнейшем к продаже. Рез получается чистым.

У лазера очень тонкий рез, а у плазмы он может достигать 5 мм засчёт того, что температурное воздействие велико, что даёт дополнительное плавление. 

Лазерный станок по металлу ест намного меньше электричества, чем плазма. Особенно это заметно на больших объемах.

Какие нужны расходники?

Для аппарата плазменной резки

На плазме необходимо менять сопла, электроды, защитные экраны, кожухи. А на лазере только линзы и сопло. 

Расходники для плазмореза обходятся в среднем от 44 000 до 73 500 рублей в месяц. 

Для лазерного станка

Но при работе на лазерном станке раз в две недели необходимо менять линзу и сопло. Линза стоит 700 рублей, сопло — 900 рублей. 

Максимальная ежемесячная оплата расходников для лазерного станка будет составлять 3 200 рублей. 

Итак, давайте подведём итоги. 

Плюсы и минусы плазмы и лазера

Плазма

Преимущества:

  1. Большой диапазон разрезаемых толщин от 0,5 до 50 мм на пробивку;
  2. Высокая скорость реза при больших толщинах;
  3. Низкая начальная цена оборудования
  4. Отработанная технология резки под углом, как сейчас привыкли называть, резка со скосом.

Недостатки:

  1. Нецелесообразность обрабатки металлов тоньше 1 мм;
  2. Конусность кромок до 5 градусов (некачественный край);
  3. Присутствие окалины на отверстиях при поворотах, поэтому нужна дополнительная обработка изделий;
  4. Ограничение на диаметр отверстия до 4 мм; 
  5. Высокая стоимость расходных материалов;
  6. Низкая точность по сравнению с лазерным станком;
  7. Требует постобработки; 
  8. Низкая скорость резки по сравнению с лазером на тонких материалах;
  9. Невозможность выполнять многие разновидности резки, доступные лазерному станку.

    Лазер

    Преимущества:

    1. Перпендикулярность кромки;
    2. Малая ширина реза;
    3. Отсутствие окалины — получаете 100% готовое изделие;
    4. Диаметр отверстия меньше толщины листа. Можно вырезать мелкие детали вплоть до 1 мм;
    5. Низкое термическое воздействие на кромку;
    6. Дешевые расходники;
    7. Обработка тонкого металла от 0,2 мм;
    8. Наивысшая возможная скорость резки;
    9. Материалы не требуют постобработки и готовы к сварке, покраске или упаковке, а затем к продаже.

    Недостатки:

    1. Можно резать металл только до 20 мм;
    2. Высокая начальная цена оборудования.

      Для чего нужна плазма, а для чего — лазер?

      Лазер подходит там, где нужна точность, чистота реза и кромки и скорость. А плазма режет медленно, относительно лазера, и с грязным резом, поэтому сложные технические детали вырезать невозможно. А на лазерном станке по металлу возможно вырезать, например, небольшие шильды и таблички, тонкие решётки и сложные элементы дизайна, а также роторные колёса.

      Плазма нужна для изготовления простых изделий. В форме прямоугольника, овала или квадрата, потому что их можно потом обработать. Но вырезать звёздочку с отверстиями внутри будет сложно. К тому же, на шлифовку уйдёт много времени. А оборудование для пост-обработки будет стоить в разы дороже, чем металлорезчик.

      Плазма применяется там, где есть большие толщины и при простой резке, например, рельсов, элементов металлокаркаса или сварных конструкций и т.п.. 

Почему лазерная резка эффективнее? 

Плазменная резка обрабатывает детали толщиной от 25 мм и выше, а оборудование стоит дешевле, чем металлорез. Но, несмотря на это, в сравнении с лазером, плазменная резка проигрывает. 

  1. Во-первых, потому что она более затратная термически. 
  2. Во-вторых, скорость обработки детали на лазере выше минимум в полтора раз по сравнению с плазмой. Лазерный станок за то же время обработает большее количество деталей. 
  3.  Благодаря лазерной резке, мы можем обрабатывать больше деталей на одном листе. Это означает, что расстояние между деталями при лазерной обработке намного меньше, чем расстояние при той же плазменной резке. В частности, для лазерной резки при толщине 25 мм расстояние между деталями может составлять от 7 до 10 мм. 

    При плазменной резке это расстояние значительно увеличивается и соответственно выход готовых изделий металла, он уменьшается. Другими словами, мы за один и тот же промежуток времени обрабатываем большее количество деталей. Мы экономим металл, а отсюда мы выигрываем в экономике.

    1. Пару слов о качестве резки. Современные лазерные станки обеспечивают высочайшее качество обработки кромки. Здесь нет грата, здесь нет завала кромок, окалин, здесь нет прочих явлений, которые могут возникать при плазменной резке. 

    При сопоставимом количестве деталей и утолщении листа мы получим стоимость детали на 20 — 30 % больше.. Почему так? Количество деталей, обработанных на этом листе увеличивается в лазерной резке. Расстояние между деталями сокращается, соответственно, мы экономим материал. Не требуется дополнительная обработка металла.

    Стоимость лазерного станка окупается достаточно быстро так как:

    1. экономим на расходниках
    2. экономим на материале (меньше остатков)
    3. экономим на пост обработке металла
    4. экономим на времени за рабочий день можно выполнить больший объем работы

А теперь давайте сравним функциональность лазерных и плазменных станков

Параметры

Лазерная резка

Плазменная резка

Ширина реза

0,2-0,375 мм

0,8-1,5 мм

Точность резки

±0,05 мм

±0,1-0,5 мм

Зависит от степени износа расходных материалов. 

Конусность

Менее 1°

3° — 10°

Минимальные отверстия

При непрерывном режиме диаметр равен толщине материала. Для импульсного режима минимальный диаметр отверстия может составлять одну треть толщины материала. 

Минимальный диаметр отверстий составляет 1,5 от толщины материала, но не менее 4мм.

Внутренние углы

Высокое качество углов

Происходит небольшое скругление угла, из нижней части среза удаляется больше материала, чем из верхней. 

Окалина

Обычно отсутствует

Обычно имеется (сильная)

Прижоги

Незаметны

Присутствуют на острых наружных кромках деталей.

Тепловое воздействие

Очень мало

Больше, чем при лазерной резке в разы.

Производительность резки металла

Очень высокая скорость при малых толщинах. Заметно снижается с увеличением толщины металла, продолжительный прожиг больших толщин. 

Быстрый прожиг, очень сильно уступает в скорости лазерному станку, в десятки раз медленнее лазера.

Как быстро окупается лазерный станок?

  1. На лазерном станке делаются сложные высокомаржинальные изделия, которые приносят хорошую прибыль;
  2. При большой скорости увеличивается выработка;
  3. Не нужны дополнительные устройство и время на постобработку изделия. 

Поэтому лазер, несмотря на то, что превосходит плазморез в пять раз по цене, окупается гораздо быстрее. Например, если его стоимость 3 миллиона, в у плазмы 1 миллион, то плазма окупится за два месяца. При этом металлорез тоже может окупиться за два месяца, но он сделает больше выработки, чем плазма. И в следующие два месяца он принесёт гораздо больше прибыли. К примеру, плазма принесёт 1 миллион рублей, а металлорез — 3 мл рублей. 

И кроме того, функционал лазерного станка шире, чем у плазмареза. Он может резать и сложные, и простые объекты, раскладывать материал, также обладает многими функциями, о которых компания “Лазеркат” рассказывает на пусконаладке. Если раскрыть весь потенциал металлореза, он окупится ещё быстрее, отчасти благодаря более дешовым расходникам. 

Например, один наш клиент из Узбекистана, купивший нас станок для лазерной резки металла, заказал обучение и замену лазерной головы. После этого клиент спросил, почему у него при резке расходуется от 12 и более баллонов азота в день. Он вырезал круги и квадраты без режима Flycut, только по контуру. Использование данного режима позволяет резать в 10 раз быстрее, тем самым экономить ресурс излучателя, увеличивать количество производимой продукции и что самое важное — расходовать меньше газа. То есть, посредством экономии на расходниках мы имеем более быструю окупаемость. 

Благодаря совокупности этих факторов металлорез эффективнее плазмореза в десятки раз.

Он не может конкурировать с плазмой только в единственном случае, когда нужна резка очень толстых материалов от 25 мм. Такие материалы используются, например, для производства рельс. 

Когда металлорезчик режет, например, металл толщиной 20 мм, всё равно возникает определённая шероховатость, требующая доработки. Она ниже, но она лучше, чем у плазмы. Но тем не менее шероховатость нуждается в дополнительной обработке. В такой ситуации логика приобретения лазерного станка пропадает. 

“Лазеркат” с 2009 года поставщик оборудования для лазерной резки. Выбрать станок можно по ссылке — https://lasercut.ru/katalog/lazernyie-stanki-po-metallu/. А узнать о возможностях заработка, используя лазерное оборудование для резки металла на своём производстве, можно у наших экспертов. Звоните по номеру +7(800)777-17-87, либо оставьте заявку на обратный звонок на нашем сайте. 

PAC, или плазменная резка — это обработка металла с помощью высокотемпературного ионизированного газа, проводящего ток. Для формирования плазменной дуги используется плазмотрон.

image

Рисунок 1 — Станок для плазменной резки

Существуют две основные технологии плазменной резки.

  1. Плазменно-дуговая. Дуга горит между рассекаемым материалом и электродом неплавящегося типа. Высокоскоростная струя совмещена с плазменной дугой. Процесс резки возможен благодаря высокой энергии плазменного столба. Метод наиболее часто применяется на современных предприятиях и считается весьма эффективным.
  2. С помощью плазменной струи. Как правило, способ используется для неметаллов. Как работает плазменная резка этого типа? В данном случае дуга горит меду сварочным стержнем и наконечником плазмотрона. Само изделие в электрическую схему не включено. Плазменный столб выходит из плазмотрона и позволяет обрабатывать неметаллические заготовки.

Принцип технологии плазменной резки

image

Рисунок 2 — Принцип плазменной резки

Технология плазменной резки металла подразумевает, как уже было сказано, использование плазмотрона. Это устройство, в корпусе которого находится дуговая камера цилиндрической формы. На выходе камеры — канал, задача которого — создание сжатой дуги. С тыльной стороны камеры — сварочный стержень.

Главный принцип плазменной резки заключается в соблюдении последовательности технологических операций. Сначала зажигается предварительная дуга между электродом и наконечником. Это нужно для появления дуги между электродом и рассекаемым материалом. Предварительная дуга выходит из сопла, соприкасается с факелом, тогда же и создается рабочий поток.

На следующем этапе формирующий канал заполняется столбом плазмы. Рабочий газ поступает в камеру инструмента, нагревается, ионизируется и увеличивается в объеме. На выходе дуга имеет температуру до 30 000 °C и скорость до 3 км/с.

Условия плазменной резки

Что нужно для плазменной резки? Поскольку процесс представляет собой проплавление металла и удаление расплава теплотой плазменной дуги, то скорость и качество раскраивания материала напрямую зависят от плазмообразующей среды. Она же влияет на глубину слоя, насыщенного газом, и физико-химические процессы, происходящие на кромке рассеченного металла.

Технология плазменно-дуговой резки при обработке алюминия, меди и сплавов из них предполагает использование следующих плазмообразующих газов:

  • кислород;
  • сжатый воздух;
  • азот и азотно-кислородная смесь;
  • аргоно-водородная смесь.

В работе используются и другие газы. Условно они делятся на плазмообразующие и защитные. В быту (при силе тока до 200 А) применяются плазмотроны, рассчитанные на сжатый воздух. Здесь он выступает и как плазмообразующий, и как защитный. Гелий, водород, кислород, азот и другие газы подходят для промышленных целей.

Виды плазменной резки

image

Рисунок 3 — Фигурная резка

По виду рабочей среды плазменную резку подразделяют на три основных типа.

  1. Простой. Метод предполагает использование воздуха или азота с электрическим током.
  2. С добавлением защитного газа. Применяется плазмообразующий газ совместно с защитным. Задача последнего — сохранить зону реза от воздействия окружающей среды. Результат — более высокое качество обработки металла.
  3. С добавлением воды. Как работает плазменная резка в данном случае? Вода выполняет функцию защитного газа. Она же охлаждает составляющие плазмотрона, поглощает вредные вещества.

Таким образом, плазменная резка может быть не только высокопроизводительной, но и максимально пожаробезопасной: применяемые материалы не воспламеняются.

Виды металлов для плазменной резки

Обработка материала плазменной резкой возможна только, если он теплопроводен, металлы подходят наилучшим образом. Технология позволяет рассекать листы солидной толщины. Плазменный факел способен справиться с цветными и черными сплавами, легированной и нержавеющей сталью.

Принцип плазменной резки металла таков, что почти любая деталь из практически любого материала может быть распилена на части или получить отверстия нужного размера и конфигурации. В основном в работу берутся сталь, чугун, бронза, медь, латунь, титан, алюминий и сплавы из них.

Важна толщина металла. Также большое значение имеет теплопроводность. Чем она выше, тем меньше может быть толщина рассекаемого листа. Если начать работу с толстой заготовкой высокой теплопроводности, то не успеет материал прожечься насквозь, как начнет плавиться.

Влияние легирующих элементов на разрезаемость стали при плазменной резке

Легированные стали при плазменной резке несколько меняют свою структуру, принцип действия плазменной дуги, однако, сводит эти трансформации к минимуму. Под влиянием дуги металл испытывает существенное тепловое воздействие только в месте рассекания, остальные части обрабатываемой детали не успевают нагреваться. Таким образом, изменения могут возникнуть только на кромках реза.

Стали с содержанием никеля 6–10 % и хрома 12–14 имеют устойчивую структуру. Другие легирующие элементы могут образовывать феррит, а углерод при температуре 500–800 °C — карбиды.

Из-за интенсивного теплового воздействия дуги кромки реза оплавляются. Нагрев неравномерен и может вызывать разные местные напряжения. При несоблюдении технологии плазменной резки на материале возникают трещины.

При рассекании нержавейки термическое влияние бывает более обширным. Возможно образование карбидов хрома, что снижает стойкость металла к коррозии.

Плазменная резка предполагает также химические реакции, связанные с использованием газов (воздуха или кислорода).

Особенности плазменной резки

Плазменная резка позволяет рассекать листы, трубы, отливы и прочие изделия из металлов.

image

Рисунок 4 — Плазменная резка труб

Резка листов

Плазморезы легко справляются с нержавеющей сталью. Они незаменимы при работе с тонкими листами. Целесообразно использовать метод для обработки заготовок толщиной 50–60 мм. Для более толстых изделий лучше задействовать кислородную резку.

Плазма ценится благодаря чистоте получаемых кромок. Отсутствие наплывов исключает обработку после плазменной резки, что повышает скорость выполнения работы и качество результата.

Резка поковок и отливов

Плазменная резка нержавеющих и других изделий очень востребована, поскольку технология позволяет производить фигурную и художественную обработку металлов, также метод применим для поковок, отливок и других заготовок.

Резка труб

Принцип работы плазменной резки подходит и для рассекания труб. Для этой цели сконструированы специальные плазменные труборезы с центраторами. Машины высокой мощности способны четко обрабатывать поверхность металла. Также оборудование производит ряд дополнительных операций: зачистку шва, разделывание кромки, снятие фаски. Рассекать с помощью плазменных труборезов можно изделия широкого ряда диаметров, выполненные из разных сплавов.

Оборудование для плазменной резки

Как сделать плазменную резку? Для этого существует разное оборудование. Оно классифицируется по нескольким параметрам.

image

Рисунок 5 — Оборудование для плазменной резки

  • Аналоговые и инверторные устройства. Первые мощнее, зато вторые могут использоваться как мобильные.
  • Ручные и автоматические.
  • Станки с ЧПУ: портальные и консольные. У портальных есть раскроечный стол, что упрощает работу, но делает ее стационарной. У консольных машин предусмотрены специальные направляющие.
  • По управлению движением резака: числовые, фотоэлектронные, электромагнитные, комбинированные. Числовые — наиболее эффективные, они могут максимально четко выполнять даже самую сложную работу, в том числе фигурную резку.

Расходные материалы для такого оборудования: патрубки и электроды.

Преимущества плазменной резки

Начинающие предприниматели, желающие заниматься металлообработкой, нередко выбирают плазменную резку как бизнес. Все дело в востребованности услуг, которая основывается на преимуществах метода. Плюсов много, перечислим основные.

  1. Правильный подбор мощности позволяет увеличивать производительность работы в 10 раз по сравнению с кислородной горелкой. Плазморезы способны конкурировать по этому параметру с лазерными установками, выигрывая в себестоимости. Выгоднее всего раскраивать листовой металл толщиной 50–60 мм.
  2. Плазменная резка — универсальная технология, которая позволяет рассекать сталь и чугун, медь и алюминий, титан и другие металлы и сплавы. Подготовка поверхности малозначительна: резку можно делать даже по краске и ржавчине.
  3. Качество и точность реза превосходные. Ширина реза — минимальна, края без грата, наплывов и перекаливания.
  4. Безопасность. Не нужно использовать взрывоопасные баллоны с газом.
  5. Минимальный вред экологии.

Все статьи ›

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий