Воздушно плазменная резка принцип работы

Плазменная резка металла — необходимая технология для многих работ

Резка металлов необходима во множестве технологических процессов. Почти всегда механическая обработка начинается с раскраивания и резки материала. Одним из наиболее удобных и экономичных способов является плазменная резка металла. Она позволяет получать заготовки любой формы, которые почти не требуют последующей обработки.

Принцип работы

Для плазменной резки металла применяется воздействие струёй плазмы на заготовку. Плазма — это поток ионизированного газа, разогретого до температуры в тысячи градусов, который обладает электропроводностью и движется с большой скоростью. Формирование плазменной дуги из электрической производится аппаратом плазморез. Принцип работы плазмореза и этапы технологического процесса резки:

  • Формируется дежурная электрическая дуга, которая зажигается между электродом плазмореза и его соплом или обрабатываемым металлом.
  • После формирования дежурной дуги в камеру подаётся сжатый газ. Он расширяется в объёме и разогревается до температуры 20000 °C.
  • Электрическая дуга ионизирует газ, он становится проводником электричества и превращается в струю плазмы. Эта струя разогревает металл в зоне обработки, расплавляет его и производит резку.

Для металлов и неметаллических материалов применяются разные принципы газоплазменной резки. Имеются два способа обработки материалов:

  • Дуга горит между плазмотроном и изделием. Так работает резак прямого действия. Изделие при этом должно быть токопроводящим. Если требуется разрезать неметаллические изделия, применяется косвенный метод.
  • Дуга зажигается в самом плазмотроне между электродом и соплом. Электрод является катодом, а на сопло подаётся положительный потенциал.

Во втором случае обработке могут подвергаться любые материалы: пластмассы, камень, бетон. Потенциал к детали не подводится и электропроводность не требуется.

Оборудование для резки плазмой

Для резки металла плазмой выпускаются аппараты промышленного и бытового назначения. Все агрегаты для резки плазмой имеют в своём составе:

  • источник питания;
  • плазмотрон;
  • компрессор для нагнетания сжатого газа;
  • кабели и шланги, служащие для соединения элементов оборудования.

Источник питания может представлять собой инвертор или трансформатор. Инверторные агрегаты лёгкие, экономичные, обладают высоким коэффициентом полезного действия. Их часто применяют в небольших производствах. Имеют ограничение по силе тока — 70 А, способны резать материал только небольшой толщины до 30 мм.

Трансформаторные устройства более мощные, имеют больший вес и размеры. Они более устойчивы к перепадам напряжений, способны к долгой непрерывной работе и часто используются в станках с ЧПУ. Оборудование с системой водяного охлаждения способно резать металл толщиной до 100 мм. Источники питания для резки с применением кислорода имеют силу тока в диапазоне 100—400 А. При использовании азота, как плазмообразующего газа, этот диапазон увеличивается до 600 А.

Плазмотрон — это основной узел всех установок. В его состав входит:

  • внутренний электрод;
  • рабочее сопло;
  • изолирующий корпус с охлаждением;
  • устройство подачи плазмообразующего вещества.

В зависимости от условий обработки применяют разные газы для плазменной резки. Для сталей и сплавов применяют кислород и воздух. Воздушно-плазменная резка используется для обработки низколегированных сталей. При обработке цветных металлов плазмообразующими газами могут быть аргон, азот, водород. Это обусловлено тем, что в среде кислорода цветные металлы начинают окисляться. Смесь аргона с водородом чаще используется для резки нержавеющей стали и алюминия.

Температура потока газа находится в пределах 5000—30000 °C. При нижних значениях температур обрабатываются цветные металлы, при верхних — тугоплавкие стали.

Скорость потока находится в пределах 500—1500 м/с. Настройка производится в зависимости от толщины, характеристик обрабатываемого материала и длительности работы.

Обработка в ручном режиме

Перед началом работы инвертор или трансформатор подключают к сети переменного тока. Обрабатываемую деталь подсоединяют к источнику питания. Следующий этап — сближение сопла и заготовки. Между ними должно оставаться 40 мм. После этого можно зажигать дежурную дугу. Когда дуга загорается, в сопло подаётся воздушный поток, который ионизируется и формирует струю плазмы.

При работах с плазморезом необходимо соблюдать правила техники безопасности. Нужно использовать специальный костюм и защитный лицевой щиток. Температуры при плазморезке достигают тысяч градусов, и для человека это может быть опасно. Поэтому надо стремиться автоматизировать процесс.

Достоинства и недостатки плазменной обработки

Работа агрегатов плазморезки часто внедряется в различные технологические процессы, связанные с раскроем и резкой металлических и неметаллических материалов. Это обусловлено наличием следующих преимуществ технологии раскроя с помощью плазменной дуги:

  • Универсальность. Возможность раскраивать любые материалы, в том числе камень, титан и сплавы из него. Без предварительного подогрева можно резать листы до 80 мм толщиной.
  • Точность. Плазменный инструмент выполняет точный и ровный рез без термического деформирования краёв.
  • Компактность. Многие агрегаты, особенно с использованием источника питания инверторного типа, имеют небольшие габариты и могут работать как в закрытых помещениях, так и на открытых площадках.
  • Простота в эксплуатации. Плазморез удобен в работе и не требует высокой квалификации при использовании. Часто применяется в северных регионах в условиях повышенной влажности и низких температур.

Но у метода плазменного раскроя есть и недостатки. К ним относятся:

  • Усложнённость конструкции и высокая цена агрегатов.
  • Повышенный уровень шума при использовании плазмореза.
  • Выделение вредных веществ при использовании азота как плазмообразующего газа.
  • Сложность рабочего оборудования не позволяет одновременное подключение двух резаков к одному аппарату.

Несмотря на эти недостатки, плазмотроны находят себе всё большее применение и на крупных предприятиях, и в маленьких домашних мастерских. Использование плазменной резки ускоряет обработку легированных сталей, а точность линии реза и способность вырезать криволинейные фигуры делают плазморезы незаменимыми во многих производственных процессах.

Originally posted 2018-04-18 12:27:32.

Резка металла с помощью плазмореза

Содержание:

  1. 1. Что нужно знать о безопасности?
  2. 2. Как подготовить аппарат к работе?
  3. 3. Как правильно подобрать силу тока?
  4. 4. Как разжигать плазменную дугу?
  5. 5. Как поддерживать расстояние между горелкой и металлом?

Плазменная резка получила широкое распространение в различных отраслях производства, ведь с ее помощью можно разрезать практически любые токопроводящие металлы: от алюминия и нержавейки до углеродистой стали и титана. Этот метод используют как на крупных предприятиях, так и в небольших частных мастерских. Овладев основными приемами плазменной резки, Вы сможете легко выполнять прямые и фигурные резы, делать проемы и отверстия в металлических заготовках, выравнивать кромки листов и выполнять более сложные работы. Впервые работая с плазморезом, хочется, чтобы результат оправдал ожидания. Но, к сожалению, не у всех начинающих резчиков это получается. Для примера приведем наиболее распространенный случай из практики. Пользователь работает с купленным недавно плазморезом. Но почему-то возникают проблемы: то дуга нестабильная, то пламя гаснет, то аппарат вовсе отключается. Возникает подозрение – некачественный ток в центральной электросети. Пока время уходит на поиск и устранение неполадок, работа стоит. А на самом деле причина может быть в другом. Сколько раз случалось, когда пользователи во всем винили центральную проводку, а на деле оказывалось, что было неправильно выставлено давление воздуха или сила тока. Чтобы такого не случилось, при работе с плазморезом нужно учесть множество нюансов.

Освоить азы технологии плазменной резки не так сложно, главное – детально во всем разобраться. Мы расскажем обо всем по порядку. А начать нужно с вопроса безопасности проведения работ. Ведь от соблюдения правил зависит Ваше здоровье.

Что нужно знать о безопасности?

Сначала перечислим факторы, которые представляют опасность при работе с аппаратом плазменной резки: электрический ток, высокая температура, ультрафиолетовое излучение, раскаленный металл. Чтобы защитить себя, нужно работать в специальной экипировке. Глаза должны быть защищены очками или щитком сварщика (стекла 4 или 5 класса затемнения), руки – перчатками, ноги – штанами из плотной ткани и закрытой обувью. Стоит отметить, что при работе с резаком образуется газ с примесями озона, водорода и частиц металла. Наиболее опасными являются окислы марганца, соединения кремния и хрома, окись титана, которые представляют угрозу не только для легких, но и для других внутренних органов. Чтобы не вдыхать эти вредные пары, нужно обеспечить в помещении хорошую вентиляцию, а на лицо надевать защитную маску.

Что касается электробезопасности, то нужно соблюдать несколько обязательных требований:

  • Плазменная резка должна подключаться в сеть с предохранителем или автоматическим выключателем.
  • Параметры тока в электросети должны соответствовать характеристикам устройства.
  • Обязательно убедитесь в том, что обеспечено хорошее заземление розеток, а также рабочей подставки аппарата и находящихся поблизости металлических предметов.
  • Проверьте электрические и силовые кабели на предмет повреждений. Не используйте их, если изоляция повреждена.

Ответственный подход и соблюдение мер безопасности помогут Вам избежать травм, а также снизить риск получения профессиональных заболеваний.

Как подготовить аппарат к работе?

Подробный алгоритм подключения плазмореза к электросети и источнику сжатого воздуха Вы найдете в инструкции, поэтому мы не будем заострять внимание на этом этапе. Лучше обозначим наиболее важные аспекты, которые напрямую влияют на качество выполнения работ.

Аспект 1: Установите аппарат таким образом, чтобы к его корпусу был обеспечен доступ воздуха для охлаждения. Это позволит трудиться продолжительное время и избежать отключений оборудования в связи с перегревом. При этом на него не должны попадать капли расплавленного металла и какие-либо жидкости.

Читайте также  Виды и принцип работы трансформатора простым языком

Аспект 2: Позаботьтесь о подаче качественного воздуха от пневмосети или компрессора. Установите влагомаслоотделитель, чтобы частицы масла и воды не попали в резак. В противном случае увеличится износ расходных материалов, а также может прийти в негодность сам плазмотрон. Убедитесь, что давление подаваемого воздуха соответствует параметрам аппарата плазменной резки. При недостаточном давлении дуга будет нестабильна (появятся наплывы и шлак в месте реза), а при избыточном могут прийти в негодность важные рабочие элементы.

Аспект 3: Тщательно подготовьте заготовку перед тем, как ее резать. Если на поверхности есть краска или ржавчина, нужно ее счистить, чтобы при нагреве металла не выделялись ядовитые пары. Кроме того, не рекомендуется резать без предварительной очистки резервуары и емкости, в которых были горючие вещества.

Помните, что правильно проведенные подготовительные работы являются гарантией эффективности использования плазменной резки. Теперь перейдем к рассмотрению самого процесса резки металла.

Как правильно подобрать силу тока?

Чтобы получить ровный и аккуратный рез, без окалины, наплывов и шлака, нужно грамотно выставить на аппарате силу тока, необходимую для разрезания конкретной заготовки. Для этого нужно знать, какая сила тока приходится на расплавление 1 мм материала. Для разных видов металла будет свое значение:

  • При работе с чугуном и сталью – 4 А.
  • При работе с цветными металлами и их сплавами – 6 А.

К примеру, для обработки стального листа толщиной 20 мм на аппарате нужно выставить силу тока не менее 80 А, а для работы с алюминиевым листом такой же толщины – 120 А. Но это еще не все, что нужно учесть при работе. Чтобы металл успел расплавиться в месте реза, но при этом не деформировался при тепловом воздействии плазмы, важно подобрать оптимальную скорость ведения резака. Она может быть от 0,2 до 2 м/мин., в зависимости от выставленной силы тока, толщины заготовки и вида металла, Конечно, первое время новичку будет сложно измерить скорость и подобрать наиболее подходящую, это придет с опытом. А на первое время запомните простое правило: ведите горелку так, чтобы искры были видны с обратной стороны разрезаемой заготовки. Если их не видно – металл разрезан не насквозь, скорость большая. Но слишком медленное ведение резака, особенно при высокой силе тока, может стать причиной образования окалины, угасания дуги и ухудшению качества реза.

Как разжигать плазменную дугу?

Прежде чем приступать к резке, нужно сделать продувку резака газом. Для этого нажмите и отпустите кнопку поджига на резаке, плазмотрон перейдет в режим продувки. Выждите не меньше 30 секунд, прежде чем зажигать дугу, за это время из резака должен удалиться конденсат и инородные частицы. После этого можно нажимать на кнопку розжига – появится дежурная или, как ее называют, пилотная дуга. Как правило, пилотная дуга горит не более 2 секунд. Поэтому за это время должна зажечься рабочая дуга. У разных моделей плазморезов это происходит по-разному, в зависимости от типа поджига. Различают:

  • Контактный – для получения рабочей дуги необходимо короткое замыкание, которое возникает следующим образом: после того, как зажглась дежурная дуга, при нажатии на кнопку блокируется подача воздуха – контакт замыкается. После автоматического открытия воздушного клапана контакт размыкается, а поток воздуха выводит искру из сопла. Между электродом с отрицательной полярностью и металлом с положительной полярностью возникает плазменная дуга. Помните, что контактный поджиг не значит, что нужно прислонять сопло к металлу.
  • Бесконтактный – такой тип розжига используется в аппаратах, сила тока которых превышает 50 А (его еще называют осциллятором или высокочастотным зажиганием). Дежурная дуга имеет высокую частоту тока и высокое напряжение, она возникает между электродом и соплом. При приближении сопла к поверхности разрезаемой заготовки образуется рабочая дуга.

После зажигания рабочей дуги, пилотная гаснет. Если Вам не удалось с первого раза получить рабочую дугу, то нужно отпустить кнопку на резаке и вновь нажать ее – это будет новый цикл. Дуга может не разжигаться из-за недостаточного давления воздуха в пневмосистеме, неправильной сборки плазмотрона или неполадок в работе электроэлементов. Выключите аппарат, проверьте правильность подключения и давление на входе. Еще раз попробуйте осуществить розжиг.

Также стоит помнить, что в процессе резки рабочая дуга может гаснуть. Это может случиться по причине износа электрода, но чаще всего проблемы возникают при несоблюдении расстояния между резаком и деталью. Естественно, это сказывается на скорости выполнения работ и на качестве реза.

Как поддерживать расстояние между горелкой и металлом?

Бывают аппараты плазменной резки, которые рассчитаны на разрезание металла с упором на сопло, то есть, вплотную к заготовке – соблюдать расстояние не нужно. Но большинство моделей оборудования для этого не предназначено – сопло будет быстро изнашиваться, резак будет отключаться. Для них оптимальным расстоянием между заготовкой и соплом будет 1,6-3 мм. Если превысить его, то дуга будет затухать, придется поджигать ее снова – аккуратного реза не получится. Особенно важно поддерживать одинаковое расстояние при выполнении кропотливых работ, например, фигурной резки. Чтобы удерживать зазор, многие пользователи устанавливают на резак специальную дистанционную направляющую, и опираются ею на заготовку, а не соплом.

Не забывайте, что держать резак нужно таким образом, чтобы сопло было перпендикулярно заготовке. Угол отклонения не должен превышать 10-50 градусов, иначе рез будет неаккуратным. Если Вы режете металлическую заготовку, толщина которой не превышает 25% от максимально допустимой производителем, держите горелку не перпендикулярно поверхности, а под небольшим углом. Так Вы сможете избежать сильной деформации тонкого металла. При этом следите, чтобы расплавленный металл не попадал на сопло резака.

Помните, что сопло и электрод являются оснасткой, которая подвержена наибольшему износу при выполнении работ. Своевременно заменяйте эти элементы, согласно требованиям инструкции. Тогда во время плазменной резки будет обеспечена стабильная дуга, не будет наплывов и шлака на обрабатываемой поверхности – рез будет аккуратным и ровным.

Надеемся, что наша статья была Вам полезна, и эту информацию Вы будете успешно применять на практике. Подробнее о том, как использовать плазменную резку, Вы узнаете из инструкции конкретной модели аппарата. Соблюдая все правила Вы быстро «набьете руку» и будете справляться как с простыми работами, например, нарезкой профиля или металлических листов, так и с более сложными – вырезанием отверстий и различных фигур.

Настройка плазмореза

Плазменная резка. Основные настройки перед началом работы.

Плазма, которую производит комплекс для воздушно-плазменной резки, это ионизированный и нагретый воздух, который перешел в четвертое агрегатное состояние и стал проводником электрического тока. Температура плазмы составляет почти 30000 градусов. Столб плазмы расплавляет металл и выдувает его из зоны резки. Плазморезы широко применяются во всех отраслях машиностроения, при монтажных или демонтажных работах, во время ремонта разнообразного оборудования и в частном хозяйстве.

В отличие от ручного инструмента, плазморез значительно быстрее позволяет выполнить резку и, кроме того, кромки детали в большинстве случаев не требуют дополнительной обработки. Линия реза может быть любой конфигурации, что делает плазморез универсальным инструментом.

Для понимания схемы правильной настройки комплекса для воздушно-плазменной резки (плазмореза) сначала определимся с основными компонентами:

Источник питания — вырабатывает ток резки с штыковой вольт-амперной характеристикой. Может быть трансформаторным или инверторным, с контактным или бесконтактным поджигом дуги, промышленным (подключается к трехфазной сети питания 380В) или бытовым (подключается к однофазной сети питания 220В).

Плазмотрон — резак в котором формируется плазменная дуга и которым непосредственно оперирует специалист при выполнении работы. Основные компоненты плазмотрона – это сопло, благодаря которому можно управлять формой плазменного потока, и электрод;

Компрессор — необходим для подачи сжатого воздуха в систему.

Программу настройки плазмореза при ручной резке рассмотрим на примере оборудования JASIC CUT-100 (L204) с использованием ручного плазмотрона P-80. JASIC CUT-100 (L204) относится к промышленному инверторному оборудованию, подключается к трехфазной сети питания и имеет бесконтактное зажигание дуги.

Смонтируйте оборудование таким образом, чтобы на расстоянии не менее 0,5 м от задней и передней панели не было предметов, затрудняющих циркуляцию воздуха и доступ к органам управления.

Отрегулируйте на источнике питания ток резки, пользуясь эмпирической зависимостью: 3-4 Ампера на миллиметр толщины детали из черного металла, и 7-8 Ампер на миллиметр толщины детали из коррозионностойкой стали (нержавейки). Итак, тока резки величиной 80 Ампер будет достаточно для качественной резки углеродистой стали толщиной 20 мм.

Проверьте правильность выбора диаметра (в миллиметрах) выходного отверстия сопла на плазмотроне в зависимости от тока резки:

1.1 мм — до 40 Ампер;

1.3 мм — от 30 до 60 Ампер;

1.5 мм — от 50 до 80 Ампер;

Читайте также  Инверторный стабилизатор напряжения принцип работы

1.7 мм — от 70 до 100 Ампер;

Отрегулируйте рабочее давление воздуха — включите подачу воздуха путем нажатия кнопки на плазмотроне на плазмотроне, во время вытока воздуха через сопло, установите значение 0,5 МПа на манометра, расположенном на источнике питания плазмореза. Качество подготовленного воздуха и его давление напрямую влияют на качество резки и долговечность работы расходных части плазмотрона, поскольку воздух обеспечивает не только непосредственно горение дуги и выдувание расплавленного металла, а также выполняет функцию охлаждения плазмотрона. Воздух перед подачей в тракт плазмореза, нужно очистить от пыли, масла, а также осушить. Чтобы достичь оптимального результата, воздух должен соответствовать требованиям ISO 8573-1: 2010 Class 1.2.2.

Выберите нужный режим работы оборудования два (2Т) или четыре (4Т) такта. В режиме 2Т при нажатии кнопки на плазмотроне пилотная/режущая дуга зажигается, а при ее отпускании — гаснет. В режиме 4Т оборудование продолжает работать после отпускания кнопки на плазмотроне. Если повторно нажать кнопку на плазмотроне в режиме 4Т, оборудование переходит в состояние затухания дуги.

Настройка плазмореза с ЧПУ отличается только необходимостью выбора режима работы 2Т, все остальные настройки такие же, как и при ручной резке. При использовании машины с ЧПУ кнопка управления на плазмотроне не используется, управление работой источника питания происходит с пульта машины ЧПУ.

Кроме силы тока, давления воздуха и диаметра выходного отверстия сопла, качество кромок деталей также зависит от скорости перемещения плазмотрона. Резку необходимо проводить со скоростью, которая не позволит потоку искр попадать на сопло и изолирующую втулку плазмотрона. Слишком медленная скорость влечет возникновение грата с обратной стороны детали, широкой зоны резки и перегрева детали, а высокая скорость не позволит прорезать металл насквозь. Скорость резки всегда подбирается эмпирически для каждого случая отдельно.

Что нужно знать о плазменной резке металла

Что такое плазменная резка? Это обработка металлических изделий, где резцом служит струя плазмы. На чем основана технология, виды оборудования — далее.

Резка металла — технологический процесс разделения монолитной детали на отдельные части. Операция выполняется механическим способом (рубка, распиливание), гидроабразивным (суспензия из воды и абразивного материала) или термическим (нагрев).

Последний вид — это газокислородная, лазерная и плазменная резка металла.

Плазменная резка — что это

Что такое плазменная резка? Это обработка металлических изделий, где резцом служит струя плазмы.

Плазма, представляет собой поток ионизированного газа, разогретого до нескольких тысяч градусов. Содержит частицы с положительным и отрицательным зарядом. Имеет квазинейтральные свойства. То есть, в бесконечно малом объёме, суммарный заряд уравновешивается и равен нулю.

Тем не менее, наличие свободных радикалов, означает, что плазма является проводником электричества. Сочетание высокой температуры, электропроводности и высокой скорости потока (больше скорости звука) позволило в прошлом веке разработать и создать для резки металла плазменное оборудование.

Принцип действия

  • рез прямого действия, или плазменно-дуговая резка металлов;
  • рез косвенным воздействием.

Резак прямого действия

Между резаком (катодный узел) и изделием (анод) зажигают электрическую дугу. Катод (электрод) помещён внутрь корпуса, имеющего сопло. Газ, под давлением, проходя мимо электрода, разогревается до высоких температур и ионизируется. Высокая скорость потока создаётся при прохождении сопла. Электродуга плавит металл. Раскалённый газ обеспечивает вывод из зоны нагрева.

Резак косвенного действия

Этот метод позволяет обрабатывать обычные металлы, но, и с малой электрической проводимостью, и диэлектрики. В отличие от предыдущей схемы, источник электроискры помещён в резаке. Поэтому, воздействие на обрабатываемые изделия оказывает только поток плазмы. Стоит такое оборудование значительно дороже, нежели модели прямого действия.

Оба вида резаков имеют общее научно-техническое название, — плазматрон (буквально, — генератор плазмы).

Преимущества плазменной обработки

  • возможность обработки заготовок из различных металлов, а также неметаллических изделий;
  • скорость обработки небольших толщин (до 50 мм) в 25 раз выше, нежели посредством газопламенной резки;
  • локальный разогрев детали происходит только в месте воздействия, что способствует отсутствию тепловых напряжений и деформации изделия;
  • качественный и чистый распил метала, — в месте обработки малая шероховатость поверхности;
  • отсутствие взрывоопасных веществ и предметов, — горючих газов, баллонов под давлением и т.п.;
  • способ позволяет производить сложные геометрические резы.

Какое оборудование применяют

Для резки металла плазмой выпускаются агрегаты промышленного и бытового назначения. Первые представляют собой сложный многофункциональный комплекс с автоматизированным процессом (станки с ЧПУ). Вторые — небольшие аппараты, работающие от сети 220V или 380 V.

Источник плазменной резки в бытовых приборах, — инвертор (сварочный генератор) или трансформатор. Первый вид меньше по габаритам, удобнее в обращении. Второй — обладает высокой надёжностью, длительным сроком эксплуатации. Рабочее тело — подготовленный атмосферный воздух.

Мощности ручного агрегата хватает для распила металла толщиной до 15–20 мм. Отдельные модели оснащены функцией бесконтактного зажигания дуги. В комплектацию входит плазмотрон и устройство подготовки воздуха.

Используются в домашних мастерских, условиях профессионального производства и строительства:

  • плазменная река листового металла;
  • обработка цилиндрических изделий, в том числе стальных труб;
  • вырезка сложных геометрических фигур, в том числе отверстий;
  • обработка керамических и каменных изделий и другие виды промысла.

Этот вид оборудования существенно превосходит по своему функционалу и удобству пользования обычную газокислородную резку. Не только по габаритам, но и по технике безопасности.

Модель бытового плазматрона показана на фото.

Свойства технологии

  • создание электродуги;
  • образование ионизированного газа;
  • создание высокоскоростного потока плазмы;
  • воздействие этой активной средой на обрабатываемый материал.

Для плазменно-дуговой резки характерны:

  • Температура потока. Величины находятся в диапазоне 5000–30000°C. Определяется видом обрабатываемого материала: нижние значения используют для цветных металлов, верхние — для тугоплавких сталей.
  • Скорость потока. Значения в пределах 500–1500 м/с. Настраивается под определённый вид обработки:
    • толщина заготовки;
    • вид материала;
    • тип распила (прямой или криволинейный);
    • длительность работы плазматрона.
  • Газ, применяемый для плазменной резки. При обработке чёрных металлов (сталей) используют активную группу, — кислород (O2) и воздух. Для цветных металлов и сплавов, — неактивную: азот (N2), аргон (Ar), водород (H2), водяной пар. Объясняется тем, что цветные металлы окисляются кислородом (начинают гореть), поэтому применяется среда защитных газов. Кроме этого, комбинируя состав газовой смеси, можно повысить качество обработки.
  • Ширина разреза. Здесь наблюдается прямая последовательность: с ростом показателей, увеличивается ширина реза. На её величину влияет:

    • толщина метала и его вид;
    • диаметр сопла;
    • сила тока;
    • расход газа;
    • скорость реза.
  • Производительность. Определяется скоростью обработки. Например, для бытовых агрегатов и по ГОСТ, величина не превышает 6,5–7 м/мин (

    0,11 м/сек). Зависит от толщины, вида металла, скорости газовой струи. Естественно, что с увеличением размеров, скорость обработки падает.

Качество обработки

Документами определяются основные критерии:

  1. Допуск на перпендикулярность или угловатость. Показывает отклонения от перпендикуляра и плоскости реза к поверхности обрабатываемого изделия.
  2. Оплавление верхнего края. Трещины в точках обработки не допускаются. Верхний край может быть острым, оплавленным, оплавленно-нависающим.
  3. Шероховатость. По ГОСТ делится на три класса, 1, 2 и 3.

Виды плазменнй резки

Технология плазменной резки металла — это набор нескольких способов. Плазменно-дуговая резка подразделяется:

  1. воздушно-плазменный способ резки металла;
  2. газоплазменная;
  3. лазерно-плазменный способ резки.

Первые два вида схожи по принципу действия, — электродуга плюс ионизированный поток раскалённого газа. Отличие в рабочем теле. В первом случае — воздух, во втором — какой-либо газ или водяной пар.

По способу обработки заготовок толщиной до 200 мм, применяется комбинированное оборудование. Современная промышленная установка сочетает термообработку газовой струёй или использование плазмотрона. Станки для резки оснащены модулем ЧПУ (числовое программное управление). Выполняют раскрой листового металла по прямой или криволинейной траектории.

Ручная плазменная резка — это классическая плазменно-дуговая резка. Переносные агрегаты (бытового уровня) режут чёрный металл с помощью воздушной ионизированной струи. Расширение ассортимента газов, влечёт значительное усложнение оборудования и рост его стоимости.

Лазерно-плазменная

Лазерная и пламенная резка, в сочетании на одном станке с ЧПУ, повышает производительность. Позволяют формировать различные линии раскроя, в том числе, рез отверстий.

Лазерная или плазменная резка, совмещённые на одном устройстве, значительно экономят производственные площади. Плазменно-дуговая резка используется на габаритных заготовках. Лазерная — при обработке мелких деталей с повышенными требованиями к точности раскроя.

Принципиальное отличие лазерного метода от плазменного, — источник нагрева. В лазере — это сфокусированный световой луч. Зона контакта чрезвычайно мала, поэтому удаётся получить локальное воздействие на деталь. Благодаря этому, ширина распила мала, качество раскроя выше, нежели плазматроном.

Из-за этого, плазменная резка труб постепенно сдаёт позиции там, где требуется высокая точность раскроя и предъявляется повышенное качество к краю изделия.

Обработка титана

Вследствие таких характеристик, его трудно подвергать механической и термической обработке. Режущий газовый резак применять нельзя, — металл сгорит. Отсюда, резка титана хорошо освоена на плазматроне и лазерным способом.

Кроме обычного прямого раскроя, плазменно-лазерный способ позволяет выполнять пространственную обработку сложных геометрических форм, например, сопряжение нескольких отверстий.

Пример плазменной резки металла, посредством плазматрона, можно увидеть на видео.

Все, что нужно знать о плазменной резке

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

Что задействовано при резке плазменной струей

Оборудование для плазменной резки металла включает в себя:

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

Виды плазменной резки

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

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

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

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

Как работает плазменная резка

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

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

плазмотрон

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

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

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

Плазменная резка какого металла возможна

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

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

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

Оборудование для плазменной резки металла

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

По степени мобильности оборудование можно условно разделить на три разновидности:

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

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

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

переносная плазменная резка

Преимущества и недостатки резки плазмой

К очевидным преимуществам плазменно-дуговой резки можно отнести следующие:

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

Минусов у плазморезов не так и много:

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

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

Резка плазменной струей: примеры

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

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

художественная резка плазмой

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

В заключение

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

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