Плазменная резка металла: области применения

7 возможностей плазменной резки

Плазменная резка металлов заключается в проплавлении материала за счёт теплоты, которая генерируется сжатой плазменной дугой с последующим интенсивным удалением расплава струёй плазмы.

Области применения плазменной резки весьма многочисленны, ведь эта технология является поистине универсальной в смысле разрезаемых металлов, достигаемых скоростей резки и диапазона обрабатываемых толщин.

Кроме того, внимания заслуживает и экономическая эффективность данного способа обработки металлов: плазменная резка доступна и проста в эксплуатации, может выполняться не только с помощью машин, но и вручную.

Преимущества плазменной резки – в быстроте и экономичности

Вот основные способы применения автоматизированной и ручной плазменной резки металлов, широко используемые на современных предприятиях различных отраслей и масштаба.

1. Плазменная резка труб

Наиболее удобные и широко распространённые установки для плазменной резки труб – труборезы, оснащённые центраторами. По сравнению с классическим труборезным оборудованием, их преимущество заключается в высокой чёткости обработки поверхности металла, недоступной, скажем, газовой автогенной резке.

Кроме того, большинство плазменного оборудования для резки труб имеет полезные вспомогательные операции, к которым относятся подготовка поверхности, зачистка шва, снятие фаски и разделывание кромок. Для точного перемещения по трубе такое оборудование оснащено специальными приводами.

Станок плазменной резки труб большого диаметра

2. Плазменная резка листового металла

В основном резка металла плазмой применяется в случае необходимости обработки тонких листов (здесь она практически незаменима). Кроме того, заслуживает внимания ручная плазменная резка металлов в листах, поскольку данная технология позволяет создавать довольно компактные приборы, отличающиеся невысоким весом и энергопотреблением.

Резке плазмой поддаётся абсолютное большинство металлов, включая сталь, чугун, бронзу, медь, латунь, титан, алюминий и их сплавы. Единственное, что стоит учитывать при работе плазмой, – это толщина листа разрезаемого металла, которая обуславливается его теплопроводностью. Чем выше теплопроводность металла, тем меньше толщина листа, который удастся разрезать с помощью плазменной технологии.

Оборудование плазменной резки листового металла с ЧПУ

3. Фигурная плазменная резка металла

Художественная плазменная резка металла с помощью специализированного оборудования получила широкое применение в строительстве и различных сферах производства. Использование ЧПУ и специальных программ позволяет изготавливать плоские детали любой сложности.

Вырезание сложных контуров плазмой допустимо для листов толщиной до 100 мм. Интересно, что качество результата при этом не зависит от таких факторов, как наличие краски, ржавчины, оцинковки и загрязнений на поверхности листа. В процессе фигурной плазменной резки происходит локальный нагрев детали до 30000 градусов, а при такой температуре расплавляются любые металлы.

Оригинальные узоры плазменной резки металла

4. Плазменная резка чугуна

Резка чугуна плазмой – самая надёжная и эффективная технология на сегодняшний день. Данный способ экономичный, быстрый и удобный, и по этим параметрам он превосходит резку болгаркой и газом. Плазменная резка чугуна – наиболее предпочтительный вариант для тяжёлой промышленности, например, если на территории предприятия скопился лом чугуна, который нуждается в демонтаже и перевозке. Плазма обеспечивает глубинные разрезы в металле, и это делает её незаменимой для решения наиболее трудоёмких задач в сфере резки металла.

Ручной инверторный аппарат для плазменной резки чугуна

5. Плазменная резка стали

С помощью плазменной резки можно обрабатывать сталь различной толщины. В отличие от кислородной резки, обработке плазмой подчиняется и нержавеющая сталь. Данная технология режет практически без грота, что очень ценно для быстрого и качественно производства.

Плазменная резка нержавеющей стали обладает целым рядом преимуществ в сравнении с газовой резкой:

  • Высокий уровень безопасности;
  • Возможность изготавливать детали любой сложности и формы;
  • Незначительное загрязнение окружающей среды;
  • Быстрое осуществление прожига;
  • Универсальность и экономичность технологии;
  • Высокая скорость резки малых и средних толщин стали;
  • Точность и высокое качество разрезов, чаще всего не требующее дополнительной обработки кромок.

Резка рулонной стали позволяет максимально оперативно и точно изготавливать листы заданного размера, а также штрипс – узкие полосы стали при продольном сечении.

Оборудование для плазменной нарезки металла на штрипсы

6. Плазменная резка бетона

Интересно, что по технологии плазменной резки можно обрабатывать не только металлы, но и бетон, камень и другие высокопрочные материалы. Однако если для токопроводящих материалов используют плазменно-дуговую резку, то материалы, которые ток не проводят (в том числе бетон) обрабатываются по технологии резки плазменной струёй.

Плазменная резка бетона приобретает в сфере промышленной обработки материалов всё большую популярность. В комплект специализированного оборудования, предназначенного для плазменной резки бетона, входят газовые баллоны с дозирующими редукторами, мобильный трансформатор, штуцер режущего шланга и заземляющий электрический кабель. С помощью такого оборудования можно обрабатывать бетон и железобетон толщиной до 100 мм.

Однако плазменная резка бетона имеет и свои недостатки – это сложность рабочего процесса, сравнительно небольшая глубина резки, громоздкость плазменных установок и необходимость пользоваться услугами персонала высокой квалификации.

Результат плазменной резки бетона

7. Плазменная резка отверстий

На современных металлообрабатывающих предприятиях нередко возникает необходимость обработки отверстий для болтовых соединений. Наиболее передовые станки плазменной резки позволяют в условиях реального производства получить отверстия в металлических листах, нисколько не уступающие по качеству обработки результатам гидроабразивной или лазерной резки.

Применение плазменной резки металла для изготовления болтовых отверстий

Узнать больше о технологии и аппаратах плазменной резки вы сможете в этом видеоролике:

Особенности и нюансы резки металла плазмой

Плазморезное оборудование применяется не меньше, чем лазер или гидроабразив, что подтверждается спросом профессионалов и любителей. Какие есть виды плазменной резки, какие у них отличия, особенности? Почему плазменная резка металла востребована в производстве?

Читайте также:
Сколько литров воды в 1 метре 50 трубы. Как рассчитать объем трубы и для чего: формула

ручная плазменная резка

О плазме, как способе обработки

Плазма – ионизированный газ, содержащий заряженные частицы, обладающий возможностью электропроводности. Плазмообразующие составляющие это активный газ, который может быть кислородом или газовой смесью (воздушно-плазменная резка) или состоять из инертных газов, к которым относится азот, аргон, водород. Плазмотрон – прибор, создающий разряд дуги в котором происходит нагревание газов с последующей ионизацией. Степень нагревания (повышение температуры) определяет уровень ионизации. Температура потока может доходить до отметки + 6000 0 С.

Принцип работы плазменной резки металлопроката заключается в закреплении его на плазменорезном станке. Между ним и форсункой появляется КЗ, возбуждающее электродугу. Поджог может выполняться вместо основной дуги дежурная. Электродуга появляется при функционировании осциллятора при показателях силы тока до 60 ампер. Для получения горения под давлением на сопло направляется газ, а действие электричества превращает его в плазму. Она с высокой скоростью (от 500 до 1500 м/сек) выходит из плазмотрона.

Технология газоплазменного реза заключается в расплавлении и выдувании металла при каждом движении резака.

Виды резки плазмой

  1. При выполнении ручной плазменной резки электрод и элементы сопла соединены, вне зависимости оттого отключен ли источник питания. При нажатии на контактный триггер начинает идти электрический ток (постоянный), запускающий газ на плазменный поток. Сопло и электрод смогут разомкнуться при условии, что есть оптимальное давление газа. Возникает искра, а высокие температуры преобразуют ее в плазму. Электроток перемещается на контур, который охватывает электрод и металл для резки. При отпускании триггера перестает подаваться ток и воздух.
  2. Высокоточечная плазменная резка предусматривает, что сопловый элемент и электрод не контактируют между собой. Они изолированы друг от друга завихрителем. При подаче электрического тока происходит подготовительное вхождение в плазмотрон газа. Придаточная дуга на данный момент питает сопло и электрод. Появляется икра высокой частоты. Электроток начинает идти через плазму от электрода к соплу. Появившаяся струя кромсает металл, а контурный ток перемещается от электрода на обрабатываемую поверхность. Источник подаваемого тока выставляет оптимальную его силу, регулируя газовый поток.

Знания о функционировании станка, можно не только собрать аппарат, но и выполнять плазменную резку металла своими руками. Тем более, что найти подробные инструкции в интернете не представляет труда. Лучшим прибором для преобразования является обычный инвертор для сварки.

воздушно плазменная резка

О металлах для плазмореза

Для черного металлопроката и его сплавов, как основа плазмы применяются активные газы, а для цветных – инертные. Толщина металла, подлежащего раскрою, и которую может «взять» плазморежущий инструмент составляет 220 миллиметров. Тонкий листовой металл, также может быть разрезан.

Вне зависимости от стоимости плазмореза, даже самые дорогие, не дают гарантии, что будут отсутствовать скосы и конусность реза. Обычно конус составляет от 2 до 4 0 .

Применение аппарата резки плазмой дает возможность производить раскрой обрабатываемого металла, как в прямых геометрических линиях, так и в сложных фигурных, а также выполнять отверстия. Их минимальный диаметр не должен быть менее полторы-двух толщин заготовки из металла.

Станки, как плазморежущее оборудование

Оборудование, применяемое для плазменного реза металлических заготовок бывает 2 типов: инверторные и трансформаторные. Инверторные приборы будут эффективны в тех ситуациях, если нужна максимальная производительность, а металл по толщине не превышает 3 сантиметров. У трансформаторных приборов обладают более низким коэффициентом полезного действия, но их применение рационально для реза толстостенного металла. Трансформаторный тип плазморезов не боится скачков напряжения. Он надежен и может выполнять как ручные работы, так и механизированные.

  • Ручная воздушно плазменная резка. Приборы данного вида обладают компактностью, универсальностью и высоким энергопотреблением. Это коробка, которая укомплектована горелкой и шлангом;
  • Портальный прибор. Производится в виде станка, имеющего просторную поверхность для проведения работ при реке плазмой. Для установки портального плазморезательного оборудования потребуется много свободной площади, а для его функционирования придется приобрести сильный источник электрической энергии;
  • Переносные приборы представляют собой реечную раму, на которые будет укладываться, как в отсек, подготовленный металлопрокат.

газоплазменная резка

Плазморезы с ЧПУ

Среди оборудования для реза плазмой автоматизированные станки, работающие на программном обеспечении – востребованная технология во многих промышленных сферах. С их помощью изготавливаются элементы металлоконструкций для строительства, узлы и механизмы для машиностроения, комплектующие для сельскохозяйственной техники, дверные группы, стеллажи.

Как работает плазморез на программном обеспечении?

  • Система, подающая газ в плазмотрон;
  • Раскроечный стол укомплектован поворачиваемой поверхностью.
  • Система креплений на магнитах и устройство, передвигающее режущий инструмент.
  • Контролирующий датчик высоты горелки над заготовкой.
  • Рельса из профиля с зубчатыми рейками.
  • Система числового программного управления.

Принцип функционирования оборудования прост, состоит в следующем алгоритме:

Воздушный поток поступает на резак с давлением. Он соприкасается с электродом получает температуру до 3000 0 . Ионизированный воздух становится электропроводным. Металлопрокат плавится от контакта, а отрезанный под давлением кусок отбрасывается.

Читайте также:
Правила монтажа желобов для отвода воды на земле

Для работы станка составляется программа, вводятся параметры. Станок без оператора или с его минимальным участием выполняет необходимые действия.

Рез плазмой на чпу-станках имеет ряд эксплуатационных преимуществ:

  • все операции по резу металлических листов при условии сложности конфигурации проводятся точно по заданным параметрам и имеют абсолютную точность;
  • низкое потребление электричества;
  • работа станка не требует производственных издержек, что позволяет повысить рентабельность производства;
  • высокая производительность;
  • ЧПУ-станки могут выполнять работы по раскрою листов разного металлопроката, сталей низколегированных и углеродистых, чугуна 0,5 – 150 мм делая срез качественным и чистым при отсутствии дополнительных операций по зачистке торцов;
  • безопасность работы станка – отсутствие выхода газа, огня;
  • опция по определению толщины обрабатываемого металлического листа;
  • простота в эксплуатации и обслуживании.

Минусов у плазмозеров с ЧПУ нет. Единственный недостаток – не возможность проводить раскрой высоколегированных металлических листов, толщина которых больше 100 мм и титана.

плазморез

Особенности резки плазмой на станках с ЧПУ

Применяя станки-чпу, необходимо учитывать технические характеристики оборудования, химический состав смесей, размеры изделий, нюансы обработки.

При маленькой толщине металлопроката (до 10мм) хватит температуры, которую имеет маломощная дуга плазмы. При большей толщине заготовки, производят раскрой, дополнительно выполнив стабилизацию дуги. Если толщина материала превышает 10 сантиметров нужно оборудование, которое будет формировать дугу с высоким воздействием.

Также имеет значение вид источника. Тонколистовая сталь (6мм) обрабатывается малым током. При обработке листов, толщина которых более 1,2 см, применяются источники с высоким током. При слабом же источнике, срез будет зашлакованным.

Не менее важен выбор химсостава для обработки заготовок. Это смеси, в которых есть аргон, водород и азот. Так для медных сплавов чаще используется водород, для латуни и алюминия применяют азот с водородом.

Также нужно учитывать, что для получения качественного реза необходимо применять кислород.

Стол станка должен быть оборудован системой дымоудаления и металлических отходов.

Рез контролирует ЧПУ-блок, а программное обеспечение следит за укладываемыми металлическими листами на рабочий стол, выдавая оптимальный режим. Также программное обеспечение делает расчет времени, количества элементов, выполняет отчет.

  • со стационарным размещением. Это аппараты консольного, шарнирного, портального типа, режущие металл плазмой;
  • переносные (мобильные) модели, выполняющие такую же функцию – рез металла плазмой, которые оснащены системой числового программного управления.

плазменная резка с чпу

Можно ли самостоятельно сделать плазморежущий станок?

ЧПУ-станок для плазменной резки металла дает возможность сделать множество полезных предметов для дома.

Сам по себе прибор не представляет особенной сложности, но не имея знаний, опыта, не получится сделать аппарат плазменной резки металла. Главная сложность – плазмотрон, а вот остальные элементы, а также числовое программное управление вполне доступно.

Только станки ЧПУ, выполняющие плазменную резку, дают гарантию качества и оперативность выполнения процесса.

Преимущества и минусы реза плазмой

Как и в других методах раскроя или резки металлопроката, рез плазмой имеет, как достоинства, так и отдельные недостатки.

О преимуществах

  • Плазморезательное оборудование менее дорогое, чем лазерное;
  • плазмотрон легко справляется с толстостенным металлопрокатом, что недоступно для лазерной резки;
  • плазмой можно резать любой металлопрокат, а также токопроводящие металлы: сталь, чугун, медь, латунь, титан;
  • толщина, проводимого реза плазменного оборудования зависит от типа устройства и наконечников. Приборы, которые имеют минимальную толщину реза значительно уменьшают процент утраты металла при увеличении концентрированного плазменного потока;
  • рез не нуждается в дополнительной обработке;
  • возможно выполнять фигурный сложный раскрой;
  • можно резать плазмой неметаллические материалы;
  • безопасность плазморезательного оборудования. Данный параметр обеспечивается отсутствием баллонов, в которых находится сжатый газ. Именно они являются причиной возникновения взрывов или пожаров;
  • при автоматической резке, особенно станками ЧПУ вмешательство пользователя минимально, что позволяет рационально использовать труд обслуживающего технического персонала.
  1. Двадцати сантиметровая толщина металла не доступна для плазменной резки.
  2. Необходимо следить за углом отклонения, который не должен превышать отметку в 50 0 .
  3. Один аппарат – один резак. Резать двумя резаками одновременно невозможно.

станок с чпу

Сферы применения

Способ плазменного реза относится к универсальным. В строительной сфере и промышленности плазменная резка востребована в тех ситуациях, когда требуется разделение на фрагменты металлические тонкие листы, произвести рез стальных рулонов, сделать штрипсы из металла или подробить лом чугуна. Трубы также можно резать при помощи центратора трубореза, вне зависимости от их диаметра. Также в функциональных возможностях аппаратов есть зачистка швов, удаление кромок.

Основное применение – промышленные сферы:

  • машиностроение:
  • капитальное строительство;
  • авиа и судостроение.

Художественная плазменная резка также распространена в строительстве. При помощи неё делают ограждения, беседки, элементы в дизайне интерьера.

Как работает плазменная резка? Преимущества и недостатки

Резку металла можно разделить на две категории – механическую и термическую. Плазменная резка – это метод термической резки, при котором для резки металла используется ионизированный газ.

Это один из широко используемых методов резки толстых металлических листов, но также он может использоваться для листового металла. Прежде чем углубляться в преимущества и возможности плазменной резки, следует ответить еще на один вопрос.

Читайте также:
Рейтинг котлов отопления, или лучший прибор для тепла вашего дома

Что такое плазма?

Вы определенно слышали о трех основных состояниях материи – твердом, жидком и газообразном. Но есть и четвертый. Да, это плазма.

Плазму можно найти в природе, но в основном в верхних частях атмосферы Земли. Знаменитое полярное сияние – результат солнечного ветра, созданного из плазмы. Освещение и высокотемпературный огонь тоже включает в себя плазму.

В общей сложности она составляет около 99% видимой Вселенной.

В повседневной жизни мы можем встретить плазму в телевизорах, люминесцентных лампах, неоновых вывесках и, конечно же, в плазменных резаках.

Плазма – это электропроводящее ионизированное газоподобное вещество. Это означает, что в некоторых атомах отсутствуют электроны, и также есть свободные электроны, плавающие вокруг.

Газ можно превратить в плазму, подвергнув его интенсивному нагреву. Вот почему плазму часто называют ионизированным газом.

Плазма похожа на газ, поскольку атомы не находятся в постоянном контакте друг с другом. В то же время она ведет себя аналогично жидкостям с точки зрения её способности течь под воздействием электрического и магнитного поля.

Как работает плазменный резак?

Процесс плазменной резки – это метод термической резки. Это означает, что для плавления металла используется тепло, а не механическая сила. Общая механика системы всегда одинакова. В плазменных резаках используется сжатый воздух или другие газы, например азот. Ионизация этих газов происходит с образованием плазмы.

Обычно сжатые газы контактируют с электродом, а затем ионизируются для создания большего давления. Когда давление увеличивается, поток плазмы направляется к режущей головке.

Режущий наконечник сужает поток, создавая поток плазмы. Затем он наносится на заготовку. Поскольку плазма электропроводна, заготовка соединяется с землей через стол для резки.Когда плазменная дуга контактирует с металлом, его высокая температура плавит его. В то же время высокоскоростные газы выдувают расплавленный металл.

Запуск процесса резки

Не все системы работают одинаково. Во-первых, есть обычно более бюджетная версия, называемая высокочастотным контактом . Это недоступно для плазменных резаков с ЧПУ, потому что высокая частота может мешать работе современного оборудования и вызывать проблемы.

В этом методе используется искра высокого напряжения и высокой частоты. Возникновение искры происходит при соприкосновении плазменной горелки с металлом. Это замыкает цепь и создает искру, которая, в свою очередь, создает плазму.

Другой вариант – метод пилотной дуги . Во-первых, искра создается внутри горелки цепью высокого напряжения и низкого тока. Искра создает вспомогательную дугу, которая представляет собой небольшое количество плазмы.

Режущая дуга возникает, когда вспомогательная дуга входит в контакт с заготовкой. Теперь оператор может начать процесс резки.

Третий способ – использование подпружиненной головки плазмотрона . Если прижать резак к заготовке, возникает короткое замыкание, в результате чего начинает течь ток.

При снятии давления образуется вспомогательная дуга. Следующее такое же, как и в предыдущем методе. Это приводит к контакту дуги с заготовкой.

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.

Основными составляющими воздуха являются азот (78,18%) и кислород (20,8%). Сочетание этих двух газов представляет собой очень богатую энергией смесь. Воздух применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных, низколегированных, высоколегированных сталей и алюминия. Обычно воздух используется для ручной резки, а также для резки тонкого листа. Если резка нелегированной стали выполняется с применением в качестве плазменного газа воздуха, то кромки реза получаются прямыми и достаточно гладкими. Однако, как газ для резки, воздух повышает содержание азота на поверхностях реза. Если такие кромки реза далее не подвергаются механической обработке, в сварном шве могут создаться поры.

Кислород применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных и низколегированных сталей. Когда кислород смешивается с расплавом, понижается его вязкость, благодаря чему расплав приобретает большую текучесть. Это обычно даёт возможность получить кромки реза без грата и верхние края без скруглений. Появляется возможность достичь более высоких скоростей резки, чем в случае с азотом и воздухом. В отличие от азота или воздуха, при использовании кислорода поверхности реза не насыщаются азотом, а значит, риск возникновения пор при последующей сварке сводится к минимуму.

Аргон является единственным инертным газом, который может производиться для коммерческих целей с использованием метода воздушной сепарации при объёмном проценте 0,9325. Будучи инертным газом, он химически нейтрален. Благодаря своей большой атомной массе (39,95), аргон способствует вытеснению расплавленного материала из зоны реза посредством высокой плотности импульсов создаваемой плазменной струи. Из-за своей относительно низкой теплопроводности и энтальпии, аргон не является совершенно идеальным газом для плазменной резки, так как он позволяет достичь только лишь относительно небольшой скорости резки, в результате чего получаются скругления, поверхности имеют чешуйчатый вид.

Читайте также:
Прозрачная крыша: модная тенденция в строительстве

По сравнению с аргоном, водород имеет очень маленькую атомную массу и характеризуется относительно большой теплопроводностью. Водород имеет чрезвычайно высокую максимальную теплопроводность в температурном диапазоне диссоциации, что обусловливается процессами диссоциации и рекомбинации. Первоначально при рекомбинации и ионизации двухатомного водорода из дуги высвобождается большое количество энергии. Это приводит к обжатию вытекающей дуги. Из приведенного описания физических свойств следует, что водород, сам по себе, настолько же не подходит в качестве плазменной среды, насколько и аргон. Однако, если положительные свойства водорода, касающиеся тепловых показателей совместить с большой атомной массой аргона, то получаемая в результате газовая смесь даёт возможность быстро передавать кинетическую энергию, а также достаточное количество тепловой энергии разрезаемому материалу.

В отношении физических свойств азот занимает приблизительно промежуточное положение между аргоном и водородом. Теплопроводность и энтальпия у азота выше, чем у аргона, однако меньше, чем у водорода. Азот и водород ведут себя сходным образом в смысле возможности обжатия дуги, а также в отношении тепла рекомбинации, создающего текучий расплав. Таким образом, азот может использоваться сам по себе как плазменный газ. Азот, используемый в качестве плазменного газа, обеспечивает быструю резку изделий с тонкими стенками без образования оксидов. Недостатком является относительно большое количество бороздок. Практически невозможно добиться реза с полностью параллельными сторонами. Угол получаемого скоса в большой степени зависит от установленного настройкой объёма газа и скорости резки. Насыщение поверхности реза азотом отрицательно сказывается на свариваемости. Повышенное содержание азота при поверхностях реза является причиной пористости свариваемого металла.

Режем металл плазменной технологией

Виды сварки

Плазменная резка – новая великолепная технология, позволяющая разрезать металлы солидной толщины и любой природы, даже самой капризной. В качестве режущего предмета выступает не нож, а плотная струя плазмы, которая позволяет формировать идеально точный рисунок реза в единицу заданного времени.

Этот способ работы с металлом содержит множество достоинств, которые мы разберем ниже. А сейчас начнем с физики – нужно разобраться с сутью процесса.

Физика плазмы

Технология плазменной резки металла отдает главную женскую роль нашей любимой электрической дуге. Он формируется между электродом и соплом. Иногда вместо электрода выступает металл, который нужно разрезать. Разберемся, что такое плазменная резка.

Начало процесса – включение источника электрического питания и подача тока высокой частоты в плазменный резак. Источник питания включается автоматически после нажатия тумблера розжига в аппарате.

Сначала формируется так называемая промежуточная дуга – она имеет временный характер и соединяет электрод с наконечником сопла резака. Нагревается эта дежурная дуга до уровня температуры около 8000°С.

Это важный момент общего процесса плазменной резки – нужно помнить, что настоящая дуга между электродом и металлом образуется не сразу, а через ее промежуточный вариант.

Следующий этап процесса – поступление воздуха из компрессора, который обычно прилагается к аппарату резки металла. Компрессор подает воздух в сжатом виде. Этот воздух поступает в камеру плазмотрона, в котором находится и уже раскалена временная электрическая дуга.

Дуга нагревает сжатый воздух, объем которого при нагреве увеличивается во много раз. Дополнительно к нагреву и увеличению объема воздух начинает ионизироваться и трансформироваться в настоящий проводник электрического тока. Он превращается в ту самую плазму

Малый диаметр сопла дает возможность разгонять поток этой раскаленной плазмы до огромных скоростей, с которыми струя вылетает из аппарата. Скорость потока может достигать трех метров в секунду.

плазменная резка

Схема работы плазменной резки.

Температура воздуха – запредельная, вплоть до 30 000°С. При этих условиях электрическая проводимость воздуха – плазмы практически равна проводимости разрезаемого металла.

Настоящая конечная дуга появляется мгновенно, как только поток плазмы достигает и касается поверхности металла. Временная дуга, в свою очередь, автоматически выключается. Металл начинает плавится точно в месте среза.

Жидкие металлические капли сразу же сдуваются струей сжатого воздуха. Это и есть принцип плазменной резки. Как видите, все просто, логично и понятно.

Классификация видов плазменной резки

Виды плазменной резки будут зависеть от среды, в которой проводятся работы по металлу:

Простой

Главное отличие способа – ограниченность электрической дуги. Для резки используется электрический ток и воздух. Иногда вместо воздуха применяются газ в виде азота. Если металлически лист тонкий – всего несколько миллиметров, процесс можно сравнить с лазерным разрезанием.

При этом способе толщина металлов не должна превышать 10-ти мм. Способ отлично работает для низколегированных сплавов стали и других мягких металлов. Режущим элементом выступает кислород, из которого формируется сжатая струя, превращающаяся в итоге в плазму.

В разрезах получаются очень ровные кромки, не требующие дальнейшей доработки.

Читайте также:
Пентхаус в стиле модерн: принципы оформления

С применением защитного газа

При этом способе вместо воздуха используются защитные газы, которые превращаются в плазменный поток после преобразования в плазмотроне. Качество срезов в данном случае значительно повышается благодаря отличной защите процесса от воздействия окружающей среды.

Газ для плазменной резки не представляет из себя ничего необычного: это может быть водород или аргон – «газовая классика».

С водой вместо воздуха

Отличны способ со многими преимуществами, одно из которых – отсутствие необходимости в дорогостоящей и громоздкой системе охлаждения.

Существуют и другие критерии классификации плазменной резки. К примеру, виды резки бывают разделительными и поверхностными. Первый из них используется чаще.

Еще один параметр – способ резки. Один вид — резка дугой, в котором разрезаемый металл выступает в качестве элемента электрической цепи. Другой вид – резка струей, когда электрическая дуга соединяет электроды, а не металлическую заготовку.

Плазменные резаки представлены на рынке в самых разнообразных вариантах, так что их можно классифицировать по маркам, производителям и многим другим техническим и торговым параметрам.

Есть, например, ручная плазменная резка – самый демократичный способ и по цене, и по простоте исполнения. Есть машинные автоматические технологии, устройства для которых намного дороже и сложнее.

Преимущества резки плазмой

резка плазмой

Принцип работы плазменной резки.

Самой близкой технологией является лазерная резка металлов, поэтому логично будет перечислить преимущества в сравнении с «соседкой»:

  • Плазменной резке по плечу металлы любой природы, в том числе цветные, тугоплавкие и другие, сложные для обработки.
  • Скорость процесса значительно выше, чем резка газовым резаком.
  • Одна из значительных особенностей – возможность производить резы любой формы, включающие и геометрические узоры, и фигурную резку самой высокой сложности. Иными словами, резка с помощью плазмы – это реализация самых смелых творческих идей по металлу и другим трудно поддающимся материалам. нипочем любая толщина металла: скорость и качество никоим образом не теряются.
  • Этому способу поддаются не только металлы, но и другие материалы: он вполне универсальный.
  • Резка плазмой и быстрее, и эффективнее по качеству кромки, чем любые другие механические способы резки.
  • В данном методе возможна работа не только перпендикулярно к поверхности металла, но под углом, что помогает освоить широкие листы металла.
  • С экологической точки зрения это вполне благополучный вид работы с металлом с минимальным выбросом вредных веществ или загрязнений в воздух.
  • Отличная экономия времени из-за отсутствия необходимости предварительно нагревать металл.
  • Поскольку в методе не используются взрывоопасные газовые баллоны, он значительно безопаснее, чем другие способы.

Недостатки плазморезки

Ни один способ обработки металлов не обходится без недостатков, и плазменная резка здесь не исключение.

Недостатки плазменной резки следующие:

  • Дороговизна всего модельного ряда аппаратов для плазменной резки, включая даже самые простые ручные варианты.
  • Пределы толщины металла для резки плазмой: предельная толщина всего 100 миллиметров.
  • Это шумный способ работы, потому что сжатый воздух или газ подаются с огромной скоростью.
  • Оборудование непростое, дорогое и требующее грамотного и постоянного технического обслуживания.

Советы и нюансы

Еще одной отличительной положительно характеристикой метода является то, что во время процесса происходит нагрев лишь небольшого локального участка. Да и остывает этот участок намного быстрее, чем при лазерной или механической резке.

Охлаждение необходимо только для двух составных элементов – катода и сопла, как самых нагруженных. Это без проблем производится с помощью рабочей жидкости.

схема работы плазмореза

Плазменная дуга и струя. Дуга начинает работать стабильно в результате рабочего соотношения катода и сопла с паром из сжатого раскаленного воздуха. На катоде локализуется отрицательный заряд, на наконечнике сопла – соответственно положительный. В результате этого образуется промежуточная дуга.

Лишняя влага впитывается специальным материалом, который находится в резервуаре камеры плазмотрона.

Правила безопасности при данном методе имеют строжайший характер, потому что все аппараты плазменной резки могут быть очень травматичными для мастера. Особенно это касается моделей с ручным управлением.

Все будет в порядке, если вы будете соблюдать рекомендации по защитной амуниции мастера: щиток, затемнённые очки, защитные ботинки и т.д. В этом случае вы сможете уберечься от главных факторов риска данного метода – капель расплавленного металла, высокого напряжения и раскаленного воздуха.

Еще один совет по безопасности – ни в коем случае не стучать резаком по металлу для удаления металлических брызг, как это делают некоторые мастера. Вы рискуете повредить аппарат, но главное – поймать кусочки расплавленного металла, например, лицом или другой незащищенной частью тела. Лучше поберечь себя.

Экономия расходных материалов занимает не последнее место в эффективной резке. Для этого зажигаем электрическую дугу не слишком часто, а точно и в срок, чтобы не обрывать ее без надобности.

Экономия ресурсов также распространяется на силу и мощность тока. Если рассчитать его правильно, вы получите не только экономию, но и отличный срез без заусениц, окалины и деформации металла.

Читайте также:
Проект Дома Аванш с фасадом: особенности проектирования, чертежи, фото

Для этого следует работать по следующей схеме: сначала подать ток высокой мощности, сделать пару – тройку разрезов с его помощью. Если сила и мощность тока великоваты, на металле сразу же будет образовываться окалина из-за значительного перегрева.

После осмотра срезов будет ясно, оставить ток на этом уровне или изменить его. Иными словами, работаем экспериментально – малыми пробами.

Как работать плазморезкой?

плазменный генератор

Электрическая схема плазменного генератора.

Резка металлов с помощью плазменного потока — слишком серьезное дело, чтобы заниматься им без предварительного изучения и тщательной подготовки. Это поможет вам сделать резку эффективнее со всех точек зрения, и, что весьма немаловажно, минимизировать риски, связанные с производственными опасностями.

Прежде всего нужно знать принцип работы плазменной резки – видеть картинку физических явлений целиком.

Плазменную горелку следует держать очень близко к поверхности и краю металла, в отличие от лазерной резки. Когда тумблер с «пуском» включится, первой загорится временная электрическая дуга, и только затем – настоящая, которая будет главным режущим элементом. Горелку с режущей дугой нужно вести по материалу ровно и медленно.

Скорость резки следует строго контролировать. Это можно делать, наблюдая за искрами с обратной стороны листа разрезаемого металла. Если этих искр нет, то это значит, что разрезка металла произошла неполная.

Такое может произойти по нескольким причинам: из-за слишком большой скорости ведения горелки или прохождения аппарата, либо слишком недостаточной мощности подаваемого тока, либо несоблюдения прямого угла в 90° между горелкой и поверхностью металла.

Дело в том, что полная проплавка металла происходит лишь при наклоне плазморезки к поверхности металла под прямым углом и ни градусом больше или меньше.

После завершения работы резак нужно наклонить. Воздух будет выходить и после выключения аппарата – непродолжительное время.

Перед работой невредно изучить схему вашего аппарата: именно в ней можно прочитать самую достоверную информацию по допускаемой толщине металла, который можно прорезать или сделать в нем отверстие. Устройство плазменного резака может различаться, все зависит от функций его назначения.

Выбор аппарата для плазменной резки

Покупка любого технического оборудования – дело, для которого не нужно жалеть времени и усилий: слишком высок риск неудачного решения и потери денег. А деньги здесь немалые, вы не найдете плазменного резака дешевле 500 USD в принципе.

Сначала разбираемся с параметрами и техническими характеристиками прибора.

Выбор нужно делать только под свои планы и нужды. Задача – найти не самый лучший резак, а самый подходящий для вас по принципу «здесь и сейчас».

Две большие группы плазморезов – это инверторные и трансформаторные. Названия говорят сами за себя.

плазменная струя

Открытая и закрытая плазменная струя.

Если вам нужен компактный резак для работы с металлами небольшой толщины, вы можете остановить свой выбор на резаке инверторного типа. Они забирают немного энергии, легкие и с небольшими габаритами.

Вместе с тем работают они с перерывами и легко выходят из строя при перепадах сетевого напряжения. Цена на такие приборы вполне умеренная, из всех плазморезов это самые недорогие.

Другое дело – трансформаторные резаки. Здесь и с габаритами, и с весом «все в порядке»: серьезные аппараты по всем параметрам.

Энергии потребляют много, зато работать они могут практически без перерыва в течение целого дня. И толщина металла может быть побольше, чем при резке инверторной моделью. Стоимость таких устройств высокая – от 3000 до 20000 USD.

Выбор плазменного резака по мощности

Рассуждения начинаем со свойств и технических характеристик деталей, которые вы планируете обрабатывать и резать. Именно это этого рассчитывается мощность режущего прибора, потому что в нем будут различаться и сопло по своему диаметру, и тип используемого газа.

Применение плазменной резки – область чрезвычайно широкая, поэтому говорить нужно только о ваших конкретных нуждах.

К примеру, если толщина металлических заготовок около 30-ти мм, вам будет вполне достаточно резака с мощностью 90А. Он легко справится с вашим материалом.

А вот если ваш металл потолще, ищите подходящую модель в диапазоне мощности от 90 до 170А.

Выбор резака по времени и скорости разрезания материала

Скорость плазменной резки металла измеряют в сантиметрах за одну минуту. Эта скорость у разных аппаратов тоже разная и зависит от их общей мощности и природы разрезаемого металла.

Например, при всех прочих равных медленнее всего режется сталь, чуть быстрее – медь и ее сплавы. И еще быстрее – алюминий со своими алюминиевыми сплавами.

резка металла плазмой

Устройство плазменного резака.

Если для вас важна скорость, не забывайте о таком показателе, как длительность работы без перегрева, то есть без перерыва. Если в технической спецификации к аппарату написано, что длительность работы 70%, это означает, что после семи минут резки аппарат должен быть выключенным в течение трех минут, чтобы остыть.

Читайте также:
Потолочный плинтус с кабель-каналом: виды и правила монтажа

Среди трансформаторных резаков встречаются чемпионы с продолжительностью работы в 100%. Иными словами, они могут работать целый день без отключения. Стоят они, конечно, немало. Но если у вас впереди длинные разрезы, думайте о покупке «чемпионских» трансформаторных плазменных резаков.

Пара слов о горелке

Снова оцениваем природу металла или другого материала, который планируем разрезать. От этого будет зависеть мощность горелка плазмореза. Она должна быть достаточной для качественного реза.

При расчетах нужно учитывать факт, что вы можете встретиться со сложными условиями работы, которая, как назло, должны быть произведена в самые короткие сроки, то есть резка должна носить выраженных интенсивный характер.

Во многих источниках рекомендуется выбирать сопло из меди: оно прочное и отлично охлаждается воздухом, намного быстрее, чем сопла из других металлов.

Рукоятку горелку не упускаем из зоны внимания, это важная часть для комфортной, а значит качественной работы. На рукоятке можно зафиксировать дополнительные элементы, которые помогут держать сопло на одинаковом расстоянии от поверхности металла. Данный совет распространяется только на ручные модели аппаратов.

Если вы собираетесь резать тонкий металл, выбирайте модель с горелкой, которая предназначена для поступления воздуха.

Если же ваши планы связаны с массивными толстыми заготовками, покупайте резак с горелкой для приема защитного газа – азота, например.

Технология и преимущества плазменной резки металла: что это такое?

Плазменная резка – это современный метод теплового разделения металлических заготовок. Метод основан на использовании энергии ионизированного газа и отличается исключительно высокой температурой струи (до 30 тысяч градусов), позволяющей быстро и точно резать самые тугоплавкие сплавы и металлы.

Газоплазменная резка используется как на больших стационарных станках, так и в ручных установках ограниченной мощности.

Ручная плазменная резка по недорогой цене от компании «НФЗМ»

Что представляет собой процесс?

Для ионизации потока газа используются два фактора:

  • электродуга;
  • сужение сопла в месте истечения, существенно поднимающее давление в струе.

Под таким воздействием атомы газа теряют электроны со своих орбит, превращаясь в положительно заряженные ионы. Сами электроны служат отрицательно заряженными ионами. Вещество превращается в плазму, разогретую до очень высоких температур.

Плазменная струя направляется на заготовку, испаряет металл в зоне контакта и выносит его за пределы зоны разреза.

Сравнение с лазерной


Плазменная и лазерная резка металла — это два наиболее современных способа раскроя
.

Лазерный раскрой металла основан на действии высокоэнергетического светового луча, сконцентрированного в очень узкий пучок. Луч лазера испаряет молекулы, после него остается очень тонкий и гладкий разрез.

Толщина заготовки для современных лазерных резаков ограничена 20 мм. При этом они демонстрируют высокую производительность.

Лазерная резка благодаря высокой концентрации энергии очень мало разогревает заготовку, сводя к минимуму тепловые деформации, особенно для тонколистовых деталей.

Плазмообразующие газы

Газы для плазменной резки делятся на две группы. К перовой относятся инертные и малоактивные, такие, как аргон, азот, водород, реже аммиак и гелий. Ко второй — активные газы: кислород, углекислый газ, водяной пар, подготовленный воздух.

Применимость газов и их смесей для резки.

Подготовка воздушных масс заключается в тщательной фильтрации от механических загрязнений и удалении частиц масла и воды на сепараторах.

Принцип работы

Принцип действия плазменного резака основан на использовании высокой тепловой энергии ионизированного газа, или плазмы. Для ее получения струю газа подвергают резкому сжатию, одновременно на нее воздействуют электродугой. Дуга разжигается между центральным вольфрамовым электродом и соплом, либо между электродом и заготовкой. Поток плазмы направляют в зону разреза, там он испаряет узкую область металла, формируя линию разделки. Во избежание перегрева в сопло встроена система жидкостного охлаждения.

Резак прямого действия

Предварительная дуга будет зажигаться между заготовкой и вольфрамовым электродом. Она ионизирует газ, и далее рабочий разряд идет уже через него. Применяется для резки металлов, имеющих высокую проводимость.

Прямое (слева) и косвенное (справа) действие.

Косвенного

Таким способом можно резать низкопроводящие металлы и даже диэлектрические материалы. Дуга разжигается между центральным неплавким электродом и латунным соплом. На заготовку действует только поток плазмы. Такие плазмотроны обходятся дороже и при покупке, и в эксплуатации.

Преимущества

Плазменный резак обладает следующими достоинствами:

  • справляется с любыми металлами и сплавами, в том числе самыми тугоплавкими;
  • высокая скорость резки;
  • высокая точность, уступающая лишь лазерной;
  • рез под углом, фигурная резка;
  • возможность работы с любой толщиной заготовки;
  • минимум отходов и вредных выделений;
  • высокая безопасность работы.

Присущ методу и ряд недостатков:

  • цена оборудования;
  • дорогостоящее обслуживание и ремонт аппаратов;
  • высокая шумность во время работы.

Тем не менее, сопоставляя выгоды и недостатки, все больше предприятий и частных мастерских делают свой выбор в пользу прогрессивного метода раскроя.

Какое оборудование применяют?

Применяется две большие группы плазморезательного оборудования:

  1. Индустриальные установки для раскроя листовых заготовок. Это высоко автоматизированные комплексы, работающие под программным управлением. Плазменные резаки крепятся на подвижных порталах или на манипуляторах.
  2. Ручной плазменный резак по металлу. Устройство размером со средний инверторный аппарат, справляется с листом в 1-2 см толщиной. Линией реза управляет рука оператора. Портативный резак снабжен также системой осушения и отделения масла из воздуха.
Читайте также:
На что стоит обратить внимание при ремонте в Хрущевке

Выбор аппарата

Чтобы правильно выбрать оборудование, нужно исходить из своих потребностей. Для их оценки нужно спрогнозировать объем и номенклатуру работ, которые будут выполняться с помощью резака.

При ограниченном объеме работ подойдет инвертор для плазменной резки. Он экономичен, компактен, легко переносится к месту работы. Однако такие устройства перегреваются и требуют периодического охлаждения.

Для серьезной работы в течение всей смены потребуется трансформаторное устройство. Оно обладает серьезными массогабаритными характеристиками и может разрезать заготовки большой толщины.

По мощности

Потребляемая мощность определяет максимальный рабочий ток, и, следовательно, максимальную толщину раскраиваемых заготовок. Детали до 3 см поддадутся резаку с током 90 ампер. Более солидные детали потребуют от 100 до 170 ампер.

Соответственно мощности подбирается форма и размер наконечника сопла.

По времени и скорости разрезания материала

Скорость резания зависит от следующих факторов:

  • материал заготовки;
  • ее толщина;
  • рабочий ток.

Так, алюминий будет разрезан существенно быстрее стали.

[stextbox скорость резания — критически важный параметр, нужно уделить внимание времени беспрерывной работы устройства.[/stextbox]

Горелка

Мощность горелки следует выбирать, исходя из оценок объемов работы и средней продолжительности разреза. Ее должно хватать для того, чтобы успеть выполнить этот разрез за один прием, между двумя стадиями охлаждения.

Сопло опытные резчики советуют брать медное, оно лучше других материалов охлаждается.

Рукоятка должна удобно лежать в руке и снабжена съемным ограничителем, поддерживающим постоянное расстояние до детали.

Для непродолжительного раскроя тонколистовых заготовок подойдет воздушная горелка. Для работы с толстыми деталями лучше выбрать азотную.

Внешние характеристики

Если места разрезов удалены друг от друга, как это, например, происходит при демонтаже металлоконструкций, важными параметрами становятся масса и размеры устройства.

Свойства технологии

Аппараты профессионального и бытового класса имеют сходные конструкции и принцип действия:

  • розжиг начальной электрической дуги;
  • ионизация газовой струи;
  • применение скоростного потока плазмы для резки металла.

Для технологии свойственны:

  1. Температура струи. Для цветных металлов и их сплавов устанавливают 5 тысяч о С, для высокотемпературных стальных сплавов- максимальное значение в 30 тысяч о С.
  2. Скорость истечения струи. Меняется в диапазоне 450-1600 метров в секунду. Определяется материалом и толщиной детали, криволинейностью линии реза.
  3. Ширина реза. Определяется типом сопла.
  4. Скорость резания. Достигает 6-7 метров в минуту.

[stextbox ростом толщины заготовки ширина реза увеличивается, а скорость уменьшается.[/stextbox]

Качество поверхности

Определяется квалификацией резчика и нормативными документами. Качество важно для последующей сварки. Задаются следующие параметры:

  • отклонение линии реза от перпендикуляра к поверхности;
  • оплавление кромки;
  • класс шероховатости.

Качество поверхности после плазменной резки уступает только лазерной.

Различают следующие подвиды метода:

  1. Обычная. В качестве плазмообразующего газа применяется подготовленный воздух. Используется для обычной конструкционной низкоуглеродистой стали.
  2. Водная. Создаваемая водная завеса способствует охлаждению сопла и защищает рез от контакта с кислородом воздуха. Применяется для высоколегированных сплавов.
  3. В защитной газовой среде. Плазмообразующий инертный (или малоактивный) газ создает защитную атмосферу, предотвращающую. доступ воздуха к линии разреза. Используется для цветных и легких металлов, а также их сплавов.

По способу создания дуги и воздействия плазмы на материал заготовки различают также плазменно-дуговую и струйную резку.

Лазерноплазменная

Этот метод состоит в совместном применении плазменного пучка и лазерного луча в одной горелке. Лазерная установка применяется при раскрое заготовок не толще 6 мм. Если нужно разделать более серьезные детали, в ход идет плазменный резак. Такие станки выгодны небольшим предприятиям с широкой номенклатурой и средним объемом заказов. Они снабжены системой ЧПУ, позволяющей использовать компьютерные программы построения оптимальных раскроев. Единая решетка для размещения листов позволяет экономить время на подготовительно- завершающих операциях.

Области применения

Технология активно используется в следующих областях:

  • раскрой листового металла;
  • раскрой профильного проката;
  • демонтаж металлоконструкций;
  • художественная резка по металлу, создание декоративных изделий.

Раскрой заготовок применяется во всех машиностроительных отраслях, производстве сложных строительных конструкций и транспортных средств.

С увеличением выпуска ручных плазморезов их цена становится доступна и домашним мастерам, выполняющим много операций по разделке или демонтажу.

Точность и скорость резания

Точность и скорость резания не находятся в однозначной зависимости друг от друга. Если вести горелку слишком быстро, возможны частичные непрорезы. Если же, наоборот, задерживать ее на каких-либо участках, они будут перегреваться и может случиться прожог или термическая деформация.

Опытный и квалифицированный резчик выбирает скорость работы, исходя из материала заготовки и ее толщины. Он ведет горелку с постоянной скоростью, ровно и на постоянном расстоянии от детали.

Нормальной является конусность разреза от 3 до 10 о . Допускается также оплавление кромок в начале линии.

Читайте также:
Навесы для автомобилей

Обработка цветных сплавов

При разделке цветных металлов и их сплавов следует соблюдать следующие рекомендации:

  1. Алюминий. При грубой скоростной разделке заготовок не толще 7 см в качестве газа применяется подготовленный воздух. Если нужно улучшенное качество поверхности реза или толщина доходит до 10 см, используют азот. Для деталей толще 10 см применяют аргонно-водородную смесь.
  2. Медь. Также рекомендована смесь аргона и водорода.
  3. Титан. Ввиду тугоплавкости металла и его сплавов, а также их высокой химической активности нагретого титана приходится применять аргон либо гелий.

Если же требуется особо точный раскрой или проводится формирование изделий со сложной пространственной формой, все чаще прибегают к лазерной резке цветных металлов.

Тонкости процесса раскроя металла

Главная тонкость в ходе плазменной резки — это выбор и поддержание правильного расстоянии от горелки до заготовки. При его занижении увеличивается ширина разреза и область температурного воздействия. Это может вызвать появление термических деформаций.

При пробивке сквозных отверстий расстояние увеличивают до 20-25 мм, далее горелку подводят на рабочую дистанцию.

Рабочий ток следует выставлять минимально возможный для стабильного горения дуги и плазменного пучка. Превышение минимальных значений ведет к повышенному расходу газа и износу сопел.

Как пользоваться плазморезкой?

Опытные резчики сформулировали ряд рекомендаций для облегчения освоения технологии начинающим мастерами:

  • строго соблюдать постоянное расстояние от горелки до заготовки;
  • при необходимости пользоваться упором, крепящимся сбоку на горелке и ограничивающим зазор;
  • вести горелку равномерно, без рывков, с заданной скоростью;
  • следить за перпендикулярностью плазменного пучка к поверхности детали отклонения приводят к снижению качества поверхности разреза;
  • следить за пучком искр, вылетающих с тыльной стороны детали, если их мало или они пропали — металл прорезается не полностью и надо корректировать режим резки;

После завершения разреза горелку необходимо наклонить, чтобы дать выйти газам, скопившимся в шланге.

Плазменная резка – все нюансы технологии резки металла плазмой

В последнее время использование плазменного потока для раскроя материалов набирает все большую популярность. Еще более расширяет сферу использования данной технологии появление на рынке ручных аппаратов, с помощью которых выполняется плазменная резка металла.

Плазменная резка металла значительной толщины

Плазменная резка металла значительной толщины

Суть плазменной резки

Плазменная резка предполагает локальный нагрев металла в зоне разделения и его дальнейшее плавление. Такой значительный нагрев обеспечивается за счет использования струи плазмы, формируют которую при помощи специального оборудования. Технология получения высокотемпературной плазменной струи выглядит следующим образом.

  • Изначально формируется электрическая дуга, которая зажигается между электродом аппарата и его соплом либо между электродом и разрезаемым металлом. Температура такой дуги составляет 5000 градусов.
  • После этого в сопло оборудования подается газ, который повышает температуру дуги уже до 20000 градусов.
  • При взаимодействии с электрической дугой газ ионизируется, что и приводит к его преобразованию в струю плазмы, температура которой составляет уже 30000 градусов.

Полученная плазменная струя характеризуется ярким свечением, высокой электропроводностью и скоростью выхода из сопла оборудования (500–1500 м/с). Такая струя локально разогревает и расплавляет металл в зоне обработки, затем осуществляется его резка, что хорошо видно даже на видео такого процесса.

В специальных установках для получения плазменной струи могут использоваться различные газы. В их число входят:

  • обычный воздух;
  • технический кислород;
  • азот;
  • водород;
  • аргон;
  • пар, полученный при кипении воды.

Технология резки металла с использованием плазмы предполагает охлаждение сопла оборудования и удаление частичек расплавленного материала из зоны обработки. Обеспечивается выполнение этих требований за счет потока газа или жидкости, подаваемых в зону, где осуществляется резка. Характеристики плазменной струи, формируемой на специальном оборудовании, позволяют произвести с ее помощью резку деталей из металла, толщина которых доходит до 200 мм.

Устройство и принцип действия плазменной резки

Устройство и принцип действия плазменной резки

Аппараты плазменной резки успешно используются на предприятиях различных отраслей промышленности. С их помощью успешно выполняется резка не только деталей из металла, но и изделий из пластика и натурального камня. Благодаря таким уникальным возможностям и своей универсальности, данное оборудование находит широкое применение на машиностроительных и судостроительных заводах, в рекламных и ремонтных предприятиях, в коммунальной сфере. Огромным преимуществом использования таких установок является еще и то, что они позволяют получать очень ровный, тонкий и точный рез, что является важным требованием во многих ситуациях.

Оборудование для плазменной резки

На современном рынке предлагаются аппараты, с помощью которых выполняется резка металла с использованием плазмы, двух основных типов:

  • аппараты косвенного действия — резка выполняется бесконтактным способом;
  • аппараты прямого действия — резка контактным способом.

Оборудование первого типа, в котором дуга зажигается между электродом и соплом резака, используется для обработки неметаллических изделий. Такие установки преимущественно применяются на различных предприятиях, вы не встретите их в мастерской домашнего умельца или в гараже ремонтника.

Аппарат для плазменной резки Ресанта ИПР-25

Аппарат для плазменной резки Ресанта ИПР-25

В аппаратах второго типа электрическая дуга зажигается между электродом и непосредственно деталью, которая, естественно, может быть только из металла. Благодаря тому, что рабочий газ в таких устройствах нагревается и ионизируется на всем промежутке (между электродом и деталью), струя плазмы в них отличается более высокой мощностью. Именно такое оборудование может использоваться для выполнения ручной плазменной резки.

Читайте также:
Набор электромонтажника: что в нем должно быть

Любой аппарат плазменной резки, работающий по контактному принципу, состоит из стандартного набора комплектующих:

  • источника питания;
  • плазмотрона;
  • кабелей и шлангов, с помощью которых выполняется соединение плазмотрона с источником питания и источником подачи рабочего газа;
  • газового баллона или компрессора для получения струи воздуха требуемой скорости и давления.

Главным элементом всех подобных устройств является плазмотрон, именно он отличает такое оборудование от обычного сварочного. Плазмотроны или плазменные резаки состоят из следующих элементов:

  • рабочего сопла;
  • электрода;
  • изолирующего элемента, который отличается высокой термостойкостью.

Резак для ручной плазменной резки

Резак для ручной плазменной резки

Основное назначение плазмотрона состоит в том, чтобы преобразовать энергию электрической дуги в тепловую энергию плазмы. Газ или воздушно-газовая смесь, выходящие из сопла плазмотрона через отверстие небольшого диаметра, проходят через цилиндрическую камеру, в которой зафиксирован электрод. Именно сопло плазменного резака обеспечивает требуемую скорость движения и форму потока рабочего газа, и, соответственно, самой плазмы. Все манипуляции с таким резаком выполняются вручную: оператором оборудования.

Учитывая тот факт, что держать плазменный резак оператору приходится на весу, бывает очень сложно обеспечить высокое качество раскроя металла. Нередко детали, для получения которых была использована ручная плазменная резка, имеют края с неровностями, следами наплыва и рывков. Для того чтобы избежать подобных недостатков, применяют различные приспособления: подставки и упоры, позволяющие обеспечить ровное движение плазмотрона по линии раскроя, а также постоянство зазора между соплом и поверхностью разрезаемой детали.

В качестве рабочего и охлаждающего газа при использовании ручного оборудования может использоваться воздух или азот. Такая воздушно-газовая струя, кроме того, применяется и для выдува расплавленного металла из зоны реза. При использовании воздуха он подается от компрессора, а азот поступает из газового баллона.

Необходимые источники питания

Несмотря на то что все источники питания для плазменных резаков работают от сети переменного тока, часть из них может преобразовывать его в постоянный, а другие — усиливать его. Но более высоким КПД обладают те аппараты, которые работают на постоянном токе. Установки, работающие на переменном токе, применяются для резки металлов с относительно невысокой температурой плавления, к примеру, алюминия и сплавов на его основе.

В тех случаях, когда не требуется слишком высокая мощность плазменной струи, в качестве источников питания могут использоваться обычные инверторы. Именно такие устройства, отличающиеся высоким КПД и обеспечивающие высокую стабильность горения электрической дуги, используются для оснащения небольших производств и домашних мастерских. Конечно, разрезать деталь из металла значительной толщины с помощью плазмотрона, питаемого от инвертора, не получится, но для решения многих задач он подходит оптимально. Большим преимуществом инверторов является и их компактные габариты, благодаря чему их можно легко переносить с собой и использовать для выполнения работ в труднодоступных местах.

Более высокой мощностью обладают источники питания трансформаторного типа, с использованием которых может осуществляться как ручная, так и механизированная резка металла с использованием струи плазмы. Такое оборудование отличается не только высокой мощностью, но и более высокой надежностью. Им не страшны скачки напряжения, от которых другие устройства могут выйти из строя.

Резка по шаблону

Резка по шаблону

У любого источника питания есть такая важная характеристика, как продолжительность включения (ПВ). У трансформаторных источников питания ПВ составляет 100%, это означает, что их можно использовать целый рабочий день, без перерыва на остывание и отдых. Но, конечно, есть у таких источников питания и недостатки, наиболее значимым из которых является их высокое энергопотребление.

Как выполняется ручная плазменная резка?

Первое, что необходимо сделать для того чтобы начать использование аппарата для плазменной резки металла, — это собрать воедино все его составные элементы. После этого инвертор или трансформатор подсоединяют к заготовке из металла и к сети переменного тока.

Далее технология резки предусматривает приближение сопла устройства к заготовке на расстояние порядка 40 мм и зажигание так называемой дежурной дуги, за счет которой будет осуществляться ионизация рабочего газа. После того как дуга загорелась, в сопло подается воздушно-газовый поток, который и должен сформировать плазменную струю.

Когда из рабочего газа сформируется плазменная струя, обладающая высокой электропроводностью, между электродом и деталью создается уже рабочая дуга, а дежурная автоматически отключается. Задача такой дуги состоит в том, чтобы поддерживать требуемый уровень ионизации плазменной струи. Случается, что рабочая дуга гаснет, в таком случае следует перекрыть подачу газа в сопло и повторить все описанные действия заново. Лучше всего, если нет опыта выполнения такого процесса, посмотреть обучающее видео, где подробно показана ручная резка металла.

Ссылка на основную публикацию