Особенности плазменной резки металла

Плазменная резка металла: особенности и преимущества метода

Существует множество способов раскроя металлоизделий. Если в приоритете оперативная обработка при относительно низких затратах, поможет плазменная резка металла. Мощность и, соответственно, производительность специализированного оборудования в 6–7 раз выше, чем у традиционной газопламенной горелки. Качество реза сопоставимо с передовой лазерной технологией, при этом цена более выгодная.

Резка металла плазмой — разновидность термического раскроя. В качестве резца выступает плазменная струя — скоростной поток ионизированного раскаленного газа. Если не вдаваться в научные тонкости, плазма представляет собой концентрированный источник тепла, температура которого может достигать 30 000 °С. За счет этого удается резать материалы, с которыми не справляется обычная кислородная горелка.

Основные преимущества плазменной резки

  • Универсально. Материалы — черные и цветные металлы, их сплавы, углеродистые, легированные и другие стали. Изделия — лист, труба, профиль, заготовки, детали.
  • Оперативно. При резке элементов малой и средней толщины (до 50 мм) скорость работ в 25 раз выше, чем у газопламенной резки.
  • Качественно. Одновременно с резкой плазма выдувает излишки расплава. Локальный нагрев исключает тепловую деформацию вокруг зоны воздействия.
  • Точно. С помощью профессионального оборудования можно выполнять прямые и криволинейные резы, делать отверстия, в том числе сложной формы.
  • Выгодно. Цена плазменной резки металла во многом зависит от применяемого газа, для большинства металлоизделий подходит абсолютно бесплатный воздух.

Особенности технологии

Для образования высокотемпературной и высокоскоростной плазменной дуги (или струи) применяется плазмотрон — генератор плазмы. Сначала оборудование формирует рабочую электрическую дугу — ее температура составляет около 5000 градусов. Затем в сопло аппарата поступает газ — при взаимодействии с электрической дугой он ионизируется и преобразуется в плазму с температурой около 30 000 градусов. В дополнение к высокой температуре поток имеет высокую скорость — 500–1500 м/с. Дуга (или струя) с такими характеристиками справляется с резкой металла толщиной до 200 мм.

Эффективность сочетается с качеством — поток плазмы выдувает из полости реза излишки расплава, поэтому на кромках почти нет окалины и грата (наплава). К тому же за счет высокой концентрации плазмы металл нагревается локально, даже в непосредственной близости от линии реза нет теплового напряжения и деформации.

Оборудование для плазменной резки

По принципу действия плазмотроны делятся на два вида:

  • дуговой плазменный резак прямого действия формирует дугу между своим электродом и токопроводящим металлическим изделием. У прямой дуги максимально высокий КПД, поэтому плазменно-дуговая резка оптимальна в промышленных масштабах;
  • струйный плазменный резак косвенного действия образует собственную рабочую дугу между электродом и соплом. Обрабатываемая поверхность в цепь не включена, поэтому резка плазменной струей менее эффективна. Основные сферы применения — тонкие металлоизделия, материалы с низкой проводимостью, диэлектрики.

Также оборудование различается по назначению:

  • бытовые плазмотроны легкие и компактные, но производительность невысокая. Мощности хватает на резку деталей толщиной 15–20 мм. Средняя скорость распила — 6 м/мин. Держать ручной аппарат приходится на весу — даже опытному оператору сложно добиться высокого качества кроя. Зачастую на краях видны неровности, наплывы, следы рывков;
  • промышленные плазмотроны представляют собой мощные высокопроизводительные агрегаты. Как правило, они входят в состав автоматических линий, где с помощью ЧПУ можно программировать самый сложный раскрой. Благодаря гибким настройкам на одном аппарате возможна осуществлять плазменную резку листа, трубы и других прокатных изделий. Точная обработка позволяет соблюсти регламенты ГОСТ по всем основным критериям — перпендикулярности, угловатости, оплавлению верхнего края, шероховатости.

Ясно, что кустарная резка ручным аппаратом не дает гарантии качества. Если нужна точная и оперативная металлообработка (особенно в больших масштабах), стоит обратиться в специализированную фирму с мощной технической базой.

Плазменная резка металла в NAYADA

Наша компания — профессионал в сфере обработки металла, в комплекс услуг входит и плазменная резка. Сотрудничаем с клиентами из Москвы, Подмосковья и других регионов страны — готовые изделия развозим по столице и области (есть свой автотранспорт), организуем доставку по России через надежную ТК.

Работаем со всеми металлами, сплавами, сталями. Режем листовые, трубные и другие изделия толщиной до 100 мм. Техническая база — мощный плазморез прямого действия КЕДР CUT-60G. Оборудование подходит для особо твердых сталей толщиной до 20 мм, может кроить сетчатые и перфорированные изделия. Работы ведутся оперативно — за счет мощного воздушного охлаждения аппарату не требуются длительные перерывы. Для сложного раскроя плазморез подключается к автоматической системе с ЧПУ.

Чтобы заказать услуги плазменной резки или проконсультироваться с технологом, позвоните нам, закажите обратный звонок или заполните форму обратной связи на сайте.

Плазменная резка. Принцип работы

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

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

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

Устройство плазмореза

Плазморез состоит из нескольких блоков:

Устройство плазмореза. Плазменная резка осуществляется плазморезом, который состоит из нескольких блоков

  • источник электропитания;
  • плазмотрон (резак);
  • компрессор;
  • комплект кабель-шлангов (отдельно о шлангах тут).

Источник электропитания

Источником электропитания может быть:

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

Плазмотрон

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

Конструкция и схема подключения плазмотрона

Конструкция плазмотрона состоит из следующих составляющих:

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

Компрессор

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

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

Принцип работы

Результат работы плазмотрона

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

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

Технология

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

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

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

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

Резка плазменной струей

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

Плазменно-дуговая резка

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

Плазменно-дуговая резка применяется при:

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

Виды плазменной резки

В зависимости от среды, существуют три вида плазменной резки:

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

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

Видео

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

Принцип работы воздушно-плазменной резки металла

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

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

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

Принцип работы плазменного резака

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

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

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

Условно конструкцию плазмотрона можно представить как несколько основных элементов:

  1. изолятор;
  2. электрод;
  3. сопло;
  4. механизм для подвода плазмообразующего газа;
  5. дуговая камера.
Конструкция и принцип работы плазмотрона с совмещенным соплом и каналом

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

Типы плазмотронов

Плазмотроны можно условно разделить на три глобальных типа

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

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

Можно выделить следующие виды электродуговых аппаратов

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

Автомат: принцип работы

Станок плазменной автоматической резки имеет:

  1. пульт управления,
  2. плазмотрон
  3. рабочий стол для заготовок.

Автомат для резки (Китай)
Источник фото: ru.made-in-china.com

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

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

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

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.

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

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

Достоинства и недостатки плазменной резки

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

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

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

Возможности плазменной резки

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

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

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

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?

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.

Читайте также:  Панно на кухню — варианты красивого оформления и дизайна (80 фото)

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

Виды резки плазмой

Разновидность резки определяет принцип работы.

  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.

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.

Кроме разделения на типы, приборы для реки плазмой бывают:

  • 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.

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?

Модельный ряд плазменных ЧПУ-станков может отличаться типом, схемой, подачей, обрабатываемого материала. Но все они имеют общие элементы.

  • 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.

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.

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.

Востребованы следующие типы плазморезов:

  • 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.

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.

При наличие такого количества достоинств, минусов не столь много.

  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.

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.

Используемая литература и источники:

  • Актуальные проблемы физики лазерной резки металлов / А.М. Оришич. — М.: Сибирское отделение РАН, 2012.
  • Плазменная техника и плазменные технологии / Н.П.Козлов. — М.: Инженер, 2003.
  • Статья на Википедии

Режем металл плазменной технологией

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.

  1. Физика плазмы
  2. Классификация видов плазменной резки
  3. Простой
  4. С применением защитного газа
  5. С водой вместо воздуха
  6. Преимущества резки плазмой
  7. Недостатки плазморезки
  8. Советы и нюансы
  9. Как работать плазморезкой?
  10. Выбор аппарата для плазменной резки
  11. Выбор плазменного резака по мощности
  12. Выбор резака по времени и скорости разрезания материала
  13. Пара слов о горелке

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.

[box type=”info”]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[/box]

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.

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.

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.

[box type=”info”]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.[/box]

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

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.
  • Плазменному резаку 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.

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.

[box type=”warning”]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.[/box]

Читайте также:  Объем воды в трубе: точный расчет в м3 и литрах по онлайн калькулятору и формуле

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.

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?

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.

[box type=”info”]После завершения работы резак нужно наклонить. Воздух будет выходить и после выключения аппарата – непродолжительное время.[/box]

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.

[box type=”fact”]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».[/box]

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

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.

[box type=”info”]К примеру, если толщина металлических заготовок около 30-ти мм, вам будет вполне достаточно резака с мощностью 90А. Он легко справится с вашим материалом.[/box]

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.

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.

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.

[box type=”fact”]Во многих источниках рекомендуется выбирать сопло из меди: оно прочное и отлично охлаждается воздухом, намного быстрее, чем сопла из других металлов.[/box]

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.

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

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

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

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.

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

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

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.

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.

Читайте также:  Расчет автоматов для электропроводки в частном доме

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.

Особенности плазменной резки металла

Для резки металлов применяют несколько разных способов, которые отличаются друг от друга эффективностью и себестоимостью. Некоторые методы применяются только для решения промышленных задач, некоторые же можно использовать и в быту. К последним относится резка плазмой. Эффективность раскроя этим способом ограничивается только правильным выбором установки и опытом мастера. Что такое резка металла плазмой? На чем основывается принцип работ? В каких сферах используется этот метод раскроя металлов?

  • Основы плазменной резки
  • Принцип работы
  • Точность и скорость порезки
  • Обработка цветных сплавов
  • Сфера использования плазменной порезки
  • Преимущества и недостатки
  • Сравнение лазерной и плазменной резки

Основы плазменной резки

Для того чтобы понять основы раскроя металла при помощи плазменного способа, необходимо вначале понять, что такое плазма? От понимания того, каким образом устроен плазматрон, и принципа работы с этим прибором будет зависеть конечное качество порезки.

Плазменная термическая обработка металлов зависит от определенных параметров рабочей струи жидкости или газа, которые под давлением направляются на поверхность обрабатываемой площади. Для достижения требуемого эффекта струю нужно довести до следующих показателей:

  1. Температура — для появления плазмы нужно воздух почти мгновенно разогреть до 5−30 тысяч градусов. Повышенная температура достигается за счет создания электрической дуги. Во время достижения требуемой температуры поток воздуха ионизируется и изменяет свои свойства, получая электропроводность. Технология плазменной обработки металла подразумевает применение осушителей, удаляющих влагу, а также систем нагнетания воздуха.
  2. Скорость — на поверхность материала струя направляется под высоким давлением. Можно сказать, что раскрой металла плазмой основан на разогревании материала до температуры плавления и моментального его выдувания. При этом рабочая скорость струи составляет приблизительно 2−5 км/сек.
  3. Наличие электрической цепи. Все о порезке плазмой металла узнать можно лишь на практике. Но определенные особенности нужно учесть еще до покупки установки. Так, есть плазмотроны прямого и косвенного воздействия. И если для первых обязательно, чтобы обрабатываемый материал был подсоединен в общую электросеть (выступая в качестве электрода) и пропускал электричество, то для последних нет этой необходимости. Плазма для порезки металла в этом случае получается при помощи электрода, который встроен внутри держателя. Этот вариант применяют для металлов и иных материалов, не проводящих электричества.

Еще один немаловажный момент, который необходимо учесть, — это то, что плазменная порезка толстого материала практически не производится, поскольку это малоэффективно и приводит к высоким финансовым затратам.

Принцип работы

Главный принцип работы резки металла плазмой можно описать таким образом:

  1. Компрессор подает на горелку плазмотрона воздух под давлением.
  2. Поток воздуха мгновенно разогревается за счет действия на него электрического тока. С учетом разогревания воздушная масса через себя начинает пропускать электричество, вследствие этого и образуется плазма. В определенных моделях плазмотрона вместо воздушного потока применяют инертные газы.
  3. Резка плазмой металла, если ее более подробно рассмотреть, производится способом узконаправленного быстрого разогревания поверхности до требуемой температуры с дальнейшим выдуванием расплавленного материала.
  4. Во время проведения работ неизбежно появляются некоторые отходы, которые включают в себя высечку либо остатки листового материала после высечения требуемых деталей, а также остатки расплавленного металла и окалины.

Поскольку процесс связан с мгновенным нагревом обрабатываемого материала до жидкого состояния, то его толщина при порезке должна составлять:

  • медь — 8 см;
  • алюминий — до 12 см;
  • чугун — до 9 см;
  • легированная и углеродистая сталь — до 5 см.

Есть два основных метода обработки материалов, от которых будут зависеть характеристики плазменной порезки. А именно:

  1. Плазменно-струйная — в данном случае дуга появляется непосредственно в плазмотроне. Плазменно-струйный способ обработки является универсальным, так как дает возможность обрабатывать неметаллические материалы. Единственным минусом считается необходимость регулярной замены электродов.
  2. Плазменно-дуговая — этот вариант подойдет для любых разновидностей металла, которые могут проводить через себя электрический ток. Как правило, плазменно-дуговую порезку применяют для промышленного оборудования. Смысл этого метода сводится к тому, что плазма появляется благодаря дуге, которая возникает непосредственно между плазмотроном и поверхностью обрабатываемого материала.

Плазменная резка работает по принципу обычной дуговой, но без применения привычных электродов. При этом эффективность этого метода обработки зависит непосредственно от толщины обрабатываемого материала.

Точность и скорость порезки

Как и во время любого иного способа термической обработки, при плазменной порезке происходит некоторое оплавление металла, что сказывается на качестве реза. Есть и иные особенности, являющиеся характерными для данного способа. А именно:

  1. Оплавление краев — вне зависимости от того, какие режимы обработки материала применяются, и от профессионализма мастера, который производит работы, не получается избежать незначительного оплавления поверхности во время самого начала проведения работ.
  2. Конусность — с учетом производительности установки и профессионализма мастера конусность может варьироваться в пределах 4−12 градусов.
  3. Скорость проведения работ — обычная порезка металла при помощи плазматрона производится быстро и с невысоким расходом электроэнергии. Согласно ГОСТ и техническим характеристикам ручного оборудования, скорость плазменной резки составляет не больше 6500 мм/мин.
  4. Характеристики реза — скорость и качество реза будут зависеть от того, какие конкретно операции требуется произвести. Таким образом, разделительный разрез с низким качеством делается быстрее всего, причем в основном ручные установки могут резать металл до 65 мм. Для фигурной обработки деталей возможна толщиной материала до 45 мм.

От уровня профессионализма мастера значительно будет зависеть качество проведения работ. Точный и чистый рез с минимальным отклонением от требуемых размеров может сделать лишь работник с профильным образованием. Без необходимой подготовки сделать фигурную порезку вряд ли выйдет.

Обработка цветных сплавов

Во время обработки цветных металлов применяются различные способы резки с учетом плотности материала, его типа и иных технических показателей. Для разрезания цветных металлов необходимо соблюдение таких рекомендаций:

  1. Резка алюминия — для материала толщиной до 7 см, может применяться сжатый воздух. Использование его нецелесообразно во время низкой плотности материала. Качественный рез алюминиевого листа до 2 см достигается во время применения чистого азота, а с толщиной 7−10 см при помощи водорода с азотом. Порезка плазмой алюминия при толщине более 10 см производится смесью водорода с аргоном. Такой же состав советуют применять для толстостенной высоколегированной стали и меди.
  2. Порезка нержавеющих сталей — для проведения работ не советуют применение сжатого воздуха, с учетом толщины материала может использоваться чистый азот или смеси с аргоном. Нужно учесть, что нержавеющая сталь довольно чувствительна к действию переменного тока, что может приводить к изменению ее структуры и более быстрому выходу из эксплуатации. Порезка нержавейки производится при помощи установки, которая использует принцип косвенного действия.

Сфера использования плазменной порезки

Применение плазмотронов такой большой популярностью пользуется не зря. Во время относительно простой эксплуатации, а также не очень высокой стоимости ручного оборудования (в отличие от других устройств для резки) можно добиться высоких показателей касательно качества полученного реза.

Использование плазменной порезки металла получило свое распространение в таких производственных сферах:

  1. Сооружение металлоконструкций.
  2. Обработка металлопроката — при помощи плазмы можно разрезать почти любой вид металла, в том числе черный, тугоплавкий и цветной.
  3. Разные сферы промышленности, авиастроение, капитальное строительство зданий, машиностроение и т. д. — во всех этих областях не обойтись без применения плазменных резаков.
  4. Обработка деталей и художественная ковка. При помощи плазменного резака можно изготовить деталь почти любой сложности.

Использование станков с плазменной резкой ручных установок не заменило. Таким образом, художественная резка плазмой дает возможность изготовить уникальные детали, которые точно соответствуют замыслу художника для применения их в качестве декоративных украшений лестниц, перил, заборов, ограждений и т. д.

Преимущества и недостатки

Почти ни одно промышленное производство, которое каким-то образом связано с металлопрокатом, не может обойтись без порезки металла. Вырезание точных отверстий, фигурная декоративная резка, быстрое разрезание на заготовки листового металла — все это можно сделать довольно быстро при помощи плазмотрона. Преимущества этого способа состоят в следующем:

  1. Экономичность — плазменный способ на фоне стандартных методов обработки материалов значительно выигрывает. Есть только одно ограничение, которое связано с толщиной материала. Экономически невыгодно и нецелесообразно разрезать при помощи плазмотрона сталь толщиной более 50 мм.
  2. Мобильность плазменных ручных агрегатов.
  3. Высокая скорость обработки деталей и производительность. В отличие от обычного электродного способа скорость работ увеличивается в 5−12 раз.
  4. Раскрой всех разновидностей металлов (медь, алюминий, сталь, нержавейка, титан и т. д. ).
  5. Безопасность.
  6. Точность — от тепловой нагрузки деформации почти незаметны и впоследствии не потребуют дополнительной обработки. При этом точность плазменной резки составляет 0,24−0,34 мм.

Все эти достоинства плазменной резки объясняют, почему этот способ пользуется такой большой популярностью не только в производственных целях, но и в бытовых нуждах.

Но, говоря о преимуществах, нужно отметить и определенные отрицательные моменты:

  1. Четкие требования касательно проведения обработки деталей. Мастеру необходимо строго соблюдать угол наклона резака в районе 10−50 градусов. При невыполнении этого правила ускоряется износ комплектующих деталей, а также нарушается качество реза.
  2. Ограничения, которые связаны с толщиной реза. Даже у мощного оборудования наибольшая плотность обрабатываемого материала не может быть более чем 10 см.
  3. Помимо этого, рабочее оборудование очень сложное, что делает абсолютно невозможным применение одновременно двух резаков, которые подсоединяются к одному агрегату.

Сравнение лазерной и плазменной резки

Отличие плазменной от лазерной резки металла состоит в способах действия на поверхность материала. Лазерное оборудование обеспечивает большую скорость обработки деталей и производительность, причем после выполнения работ отмечается меньший процент оплавления. Недостатком лазерных устройств является их высокая цена, а также то, что толщина обрабатываемого материала обязана быть не более 2 см.

Плазмотрон, в отличие от лазера, стоит гораздо дешевле, а также имеет более широкие функциональные возможности и сферу применения.

Ссылка на основную публикацию