Плазменная резка металла: теория, использование станков, выбор оборудования

• Принципы плазменной резки
• Оборудование для плазменной резки
• Рекомендации по работе резака
• Особенности выбора аппарата

Плазменная резка - это 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 если речь идет о крупном производстве, затрагивают скорость работы без потери качества резки. 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, благодаря чему этот газ становится нагретой плазменной струей. Сама дуга, особенно в современном оборудовании, дополнительно сжимается скоростным потоком газа, из-за чего резка металла происходит без проблем.

Принципы плазменной резки

Плазменная резка имеет два направления - поверхностная и разделительная. Наиболее популярной является именно разделительная резка. Что касается методов резки, 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 самому 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 самом резаке. Соответственно, с помощью резака косвенного воздействия можно разрезать практически любой металл, в том числе и диэлектрики.

Принцип работы можно разобрать так. 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, при этом, лишние частички металла сразу удаляются потоком воздуха, благодаря чему зачистка рабочей зоны происходит моментально. Материал греется только в локальных зонах.

Преимущества плазменной резки:

• 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 для резки. 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, особенно, при неправильном подключении устройства.
• Позволяет обрабатывать листы большего размера чем при лазерной резке. На выходе получаются изделия с меньшим количеством дефектов.
• Слабое загрязнение воздуха.

Оборудование для плазменной резки

Станки могут быть 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. Подобные устройства могут работать, как с переменным, так и с постоянным током, но первое допускается, только если материалом заготовки является нетвердый сплав. Устройства являются компактными, 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 является высоким, 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, очень важно грамотно просчитать объем выполняемых операций.

Наиболее функциональными являются 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, важными характеристиками которого являются его сечение и длина. Первый параметр напрямую 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. От этого будет зависеть 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 является встроенным. Обычно они обладают функцией очистки и осушки воздуха.

Рекомендации по работе резака

Подготовка оборудования подразумевает подачу в аппарат сжатого воздуха, что может быть выполнено за счет небольшого компрессора, системы сжатого воздуха или баллона. Практически все аппараты способы регулировать поток воздуха. Чтобы выбрать оптимальную температуру, стоит сначала попробовать разрезать на самом большом напряжении, после чего постепенно уменьшать ее. Нужно добиться максимально чистого разреза, так как при слишком большом напряжении или при маленькой скорости резки на заготовке может появиться окалина.

Горелку нужно располагать как можно ближе к краю заготовки. Как только режущая дуга будет зажжена, то нужно начинать движение, причем, сама дуга должна быть направлена под прямым углом к листу. Признаком качественного разреза являются искры с обратной стороны металла – это будет означать, что материал прорезан насквозь. Если требуется выполнить строжку плазменной дугой, то это будет возможно, только если средний угол наклона горелки будет составлять 40 градусов. Длина горящей плазменной дуги в начале строжки должна быть минимальной, но ее можно увеличить в процессе работы.

Для выполнения отверстия также потребуется перевести начальное положение аппарата таким образом, чтобы угол наклона составлял 40 градусов. После запуска режущей дуги останется повернуть горелку так, чтобы угол составил 90 градусов. Дуга без проблем расплавит металл, но только при условии, что толщина заготовки не превышает предельно допустимой толщины, которая прописывается в аппарате устройства.

Особенности выбора оборудования

При выборе устройства следует обратить внимание на следующие показатели: выходная и входная мощности, , размер наконечника и скорость резки

Выходная мощность оборудования подбирается в соответствии с тем, какой толщины будет заготовка и из какого материала она будет изготовлена. Также от материала нужно отталкиваться при выборе размера наконечника. 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 определиться с входной мощностью, которой будет достаточно для работы устройства, потребуется проверить первичное напряжения и допустимую для аппарата силу тока. Существуют универсальные устройства, 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 могут присутствовать 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