Плазменная резка металла

Плазменная резка - способ обработки материалов (чаще всего - металла, но подойдут и неметаллические проводниковые материалы), при котором в качестве режущего инструмента выступает не резец, а дуга или струя плазмы.

Требования к резке металла, особенно на крупном производстве, затрагивают скорость работы без потери качества. Под эти критерии как раз подходит плазменная резка, которая обеспечивает высокую скорость работы при изначально низких эксплуатационных расходах. Под плазменной резкой подразумевается подача неионизированного газа в столб дуги, где этот газ становится нагретой плазменной струей. Сама дуга дополнительно сжимается скоростным потоком газа, из-за чего резка металла выполняется без проблем.

Принципы плазменной резки металла

Плазменная резка имеет два направления - поверхностная и разделительная. Наиболее популярной является разделительная резка. Что касается методов, то их тоже всего два:

Резка дугой плазмы, при которой металл, подлежащий резке, попадает в электрическую цепочку. Дуга возникает между электродом и самим материалом, что выдвигает особенные требования к материалу, так как он должен проводить ток.
Резка струей плазмы, при которой материал не участвует в электрической цепочке, так как дуга появляется между электродами, в резаке. С помощью резака косвенного воздействия можно разрезать практически любой металл, в том числе и диэлектрики.

Принцип работы плазменного резака заключаются в следующем. Сформированный в газовом канале сжатый воздух поступает в зону с зажженной электрической дугой, которая отвечает за преобразование газа в плазму. Материал разрезается путем его плавления, лишние частички металла сразу удаляются потоком воздуха, поэтому зачистка рабочей зоны происходит моментально. Материал греется только в локальных зонах.

Преимущества плазменной резки металла:

Скорость работы. Предварительно нагревать материал не требуется, ширина разреза получается минимальной. Кроме того, так как зона термического влияния относительно небольшая, то слой краски или другое покрытие не будет разрушено.
Универсальность заготовок. Если газовая резка не подходит для работы с алюминием или с нержавеющей сталью, то плазменная резка совместима с практически всеми типами металлов.
Безопасность работы. В оборудовании для газовой резки, в отличие от оборудования для плазменной резки, существует вероятность обратного удара пламени или даже взрыва газовых баллонов при неправильном подключении устройства.
Позволяет обрабатывать листы большего размера чем при лазерной резке. На выходе получаются детали с меньшим количеством дефектов.
Слабое загрязнение воздуха.

Газы для плазменной резки

В установках для получения плазменной струи могут использоваться следующие газы:

обычный воздух;
технический кислород;
азот;
водород;
аргон.

Газы имеют решающее значение для качества резки материалов. В зависимости от типа разрезаемого металла применяются различные газы или сочетания газов. Каждый газ имеет свои физические свойства. При выборе газа необходимо учитывать энергию ионизации и диссоциации, теплопроводность, атомную массу и химическую реакционную способность. Для резки нержавеющих сталей не рекомендуется использовать сжатый воздух, в зависимости от толщины материала может применяться азот в чистом виде, либо смешанный с аргоном.

Плазменная резка алюминия толщиной до 70 мм может осуществляться сжатым воздухом. Более качественный рез листа алюминия до 20 мм достигается при использовании чистого азота, а с 70 мм до 100 мм включительно с помощью азота с водородом. Резка алюминия плазмой при толщине от 100 мм осуществляется смесью аргона с водородом. Этот же состав рекомендовано использовать для меди и высоколегированной толстостенной стали.

Виды плазменной резки

В технологии плазменной резки металла выделяют:

воздушно-плазменную резку металла;
газоплазменную;
лазерно-плазменную резку.

Первые два способа похожи по принципу действия: электродуга и ионизированный поток раскалённого газа. Основное отличие в рабочем теле, в первом случае — это воздух, во втором — газ или водяной пар. Переносные (ручные) аппараты режут металл с помощью воздушной ионизированной струи.

Лазерно-плазменный раскрой металла используется в промышленности и представляет собой комбинацию способов лазерной и плазменной резки на одном станке с ЧПУ, что повышает производительность оборудования.

Оборудование для плазменной резки металла

Станки бывают ручными, портальными и переносными.

Ручной станок представляет собой относительно небольшой короб, к которому подводится плазморежущая горелка. Специальный компрессор может спускать воздух, азот вместе с воздухом и другие газы. Такие аппараты могут работать, как с переменным, так и с постоянным током, но первое допускается, только если материалом заготовки является нетвердый сплав. Устройства компактные, их легко транспортировать на рабочее место, а для работы требуется только подключить устройство в розетку. Ручные станки хороши там, где подобные работы выполняются редко, а точность проведения операций не критична.

Портальные установки намного крупнее ручных, а их конструкция специально разработана для выкладки металлических листов. Процесс максимально автоматизирован, темп работы портального оборудования высокий, высока и точность резки. Портальные станки могут использоваться для резки заготовок, с толщиной не более 80 мм. С учетом того, что оборудование потребляет много энергии, важно грамотно просчитать объем выполняемых операций.

Наиболее функциональные - переносные аппараты, которые имеют секцию для укладки металлических листов. Листы укладываются автоматически, а управление станком происходит посредством ЖК-монитора с клавиатурой. Подобное оборудование обеспечивает еще большую точность работы по металлу, полную автоматизацию всех процессов и экономию энергии. Оправдает себя только в цеховом помещении или на объектах строительства.

Отдельно нужно выделить следующие два важных элемента, которые встречаются во всех перечисленных станках: сопло и компрессор.

В первую очередь сказать нужно о сопле. Основные характеристики сопла - сечение и длина. Первый параметр влияет на точность резки, второй параметр определяет скорость работы, поэтому тут нужно искать золотую середину. У резаков косвенного действия отдельно подбираются электроды, которые могут изготовляться из разных материалов. Считается, что лучшим материалом является гафний.

Теперь поговорим о втором важно элементе – компрессоре. От качества работы компрессора зависит многое, например, скорость реза заготовки. Воздух, подаваемый в рабочую зону, должен быть не только нагретым до определенной температуры, но и чистым. Соответственно, никаких примесей там быть не должно. Для домашнего пользования подойдут резаки, в которых компрессор встроенный, с функцией очистки и осушки воздуха.

Как выбрать аппарат плазменной резки металла

При выборе аппарата плазменной резки металла обратите внимание на следующие показатели: выходная и входная мощности, размер наконечника и скорость работы.

Выходная мощность оборудования подбирается в соответствии с тем, какой толщины будет заготовка и из какого материала она будет изготовлена. Выбор размера наконечника тоже зависит от материала. Например, устройство, которое работает на мощности 27 А при 90 разрежет заготовку с толщиной около 12 мм. Для более толстых заготовок потребуется использовать уже более мощные устройства.

На скорость резки станка нужно обращать внимание только тогда, когда предстоит массовое производство. Некоторые устройства могут обрабатывать заготовку с одними и теми же параметрами с разницей в 4 минуты. Показатель скорости измеряется сантиметрами в минуту.

Чтобы определить входную мощностью, которой будет достаточно для работы устройства, потребуется проверить первичное напряжения и допустимую для аппарата силу тока. Существуют универсальные аппараты, которые способны работать при любом напряжении и при любой силе тока, но и цена их будет выше.

Особенность таких устройств в том, что они через некоторое время начинают перегреваться, из-за чего в работе нужно делать перерыв. Например, при показателе в 70%, только три из десяти минут устройство должно будет находиться в режиме простоя.

У аппарата плазменной резки могут быть дополнительные элементы, позволяющие держать его на расстоянии от заготовки. Плазменные горелки могут изготовляться из разных материалов, рекомендуется остановиться на горелках с эпоксидным соплом, которые прочнее керамических. Также обращать внимание нужно на режим температур – предпочтительным считается порог в 40 градусов и выше.

К оглавлению