Что такое плазменная резка. Технология и преимущества плазменной резки металла. Плазма, что это
Плазменную резку очень часто используют в таких отраслях промышленности, как судостроение, машиностроение, а также при изготовлении металлоконструкций, коммунальной сфере и т. п. Кроме этого, плазморез довольно часто используется в частной мастерской. С его помощью быстро и качественно разрезают любой материал, проводящий ток, и некоторые нетокопроводящие материалы – дерево, камень и пластик.
Технология плазменной резки позволяет разрезать листовой металл и трубы, выполнять фигурный рез или изготавливать детали. Работа осуществляется при помощи высокотемпературной плазменной дуги . Чтобы ее создать, потребуется только источник тока, воздух и резак. Чтобы работа выполнялась довольно легко, а рез получался ровным и красивым, следует выяснить, как осуществляется принцип работы плазменной резки.
Как устроен плазморез
Этот аппарат состоит из следующих элементов:
- источник питания;
- воздушный компрессор;
- плазменный резак или плазмотрон;
- кабель-шланговый пакет.
Источник питания для аппарата плазменной резки осуществляет подачу на плазмотрон определенной силы тока. Представляет собой инвертор или трансформатор.
Инверторы довольно легкие, в плане энергопотребления экономные, по цене недорогие, однако, способны разрезать заготовки небольшой толщины. Из-за этого их применяют только в частных мастерских и на маленьких производствах . У инверторных плазморезов КПД на 30% больше, чем у трансформаторных и у них лучше горит дуга. Часто используют их для работ в труднодоступных местах.
Трансформаторы гораздо увесистее, тратят много энергии, но при этом имеют меньшую чувствительность к перепадам напряжения, и с их помощью разрезают заготовки большой толщины.
Плазменный резак считается главным элементом плазмореза. Его основными элементами являются:
- сопло;
- охладитель/изолятор;
- канал, необходимый для подачи сжатого воздуха;
Компрессор требуется для подачи воздуха. Принцип работы плазменной резки предусматривает применение защитных и плазмообразующих газов. Для аппаратов, которые рассчитаны на силу тока до 200 А , применяется только сжатый воздух как для охлаждения, так и для создания плазмы. Они способны разрезать заготовки толщиной в 50 мм.
Кабель-шланговый пакет используется для соединения компрессора, источника питания и плазмотрона. По электрическому кабелю от инвертора или трансформатора начинает поступать ток для возбуждения электрической дуги, а по шлангу осуществляется подача сжатого воздуха, который требуется для возникновения внутри плазмотрона плазмы.
Принцип работы
При нажатии на кнопку розжига начинается подача тока высокой частоты от источника питания (инвертора или трансформатора). В результате этого внутри плазмотрона образуется дежурная электрическая дуга, температура которой достигает 8 тыс. градусов. Столб этой дуги начинает заполнять весь канал.
После того как возникла дежурная дуга, в камеру начинает поступать сжатый воздух. Вырываясь из патрубка, он проходит через электрическую дугу , нагревается, при этом увеличиваясь в объеме в 50 или 100 раз. Кроме того, воздух начинает ионизироваться и перестает быть диэлектриком, приобретая свойства проводить ток.
Сопло плазмотрона, суженное книзу, обжимает воздух, создавая из него поток, которое начинает вырываться оттуда со скоростью 2 – 3 м/с. В этом момент температура воздуха часто достигает 30 тыс. градусов. Именно такой раскаленный ионизированный воздух и является плазмой.
В то время, когда плазма начинает вырываться из сопла, происходит ее соприкосновение с поверхностью обрабатываемого металла, дежурная дуга в этот момент гаснет, а зажигается режущая. Она начинает разогревать заготовку в месте реза . Металл в результате этого плавится и появляется рез. На поверхности разрезаемого металла образуются небольшие частички расплавленного металла, сдуваемые с нее потоком воздуха. Таким образом осуществляется работа плазмотрона.
Преимущества плазменной резки
Работы по резке металла часто осуществляются на стройплощадке, в мастерской или цеху. Можно использовать для этого автоген, но не всех это устраивает. Если объем работ, связанный с резкой металла, слишком большой, а требования, предъявляемые к качеству реза, очень высоки, то следует подумать о том, чтобы использовать плазменный резак, имеющим следующие достоинства:
Недостатки плазменной резки
Недостатки в работе плазменной резки тоже имеются. Первый из них – максимально допустимая толщина реза довольно небольшая, и у самых мощных агрегатов она редко бывает больше 80 – 100 мм.
Следующий недостаток – достаточно жесткие требования, предъявляемые к отклонению от перпендикулярности реза. Угол отклонения не должен быть больше 10 – 50 градусов
и зависит это от толщины детали. Если случается выход за эти пределы, то возникает довольно существенное расширение реза, что в результате влечет за собой быстрый износ расходных материалов.
Кроме того, рабочее оборудование довольно сложное, что делает совершенно невозможным использование двух резаков одновременно, которые подключаются к одному аппарату.
Заключение
Принцип работы плазменной резки довольно прост. Кроме того, аппарат, который используется для этого, имеет большое количество преимуществ, в несколько раз превосходящие имеющиеся недостатки. Если его правильно эксплуатировать, то можно существенно сэкономить время и получить качественный результат.
Плазменная резка металла в Москве на базе «Ковка Элит» позволяет выполнить раскрой металла высокоэффективным современным способом высокой точности. Нержавеющая, низкоуглеродистая, высокоуглеродистая сталь, медь, латунь, чугун, алюминий и титан поддаются плазменному соплу безоговорочно. С появлением плазмотронов стало возможным изготовление изумительной красоты узорчатых панелей, ваз и других декоративных изделий и предметов интерьера для украшения убранства дома, приусадебного участка.
Расчет стоимости услуг плазменной резки
Конструкционная Cталь
| Толщина материала, мм | Стоимость (руб/м) |
|---|---|
| 2 | 20 |
| 3 | 25 |
| 4 | 25 |
| 5 | 40 |
| 6 | 40 |
| 8 | 55 |
| 10 | 55 |
| 12 | 70 |
| 14 | 70 |
| 16 | 95 |
| 18 | 95 |
| 20 | 110 |
- Стоимость одной пробивки: Н*1.5 руб.
- Стоимость резки контура: М=L*H*K
- L-длина вырезаемого контура
- K-коэффициент стоимости процесса
- К=7.5 (для плазменной резки)
Нержавеющая сталь
| Толщина материала, мм | Стоимость (руб/м) |
|---|---|
| 2 | 37 |
| 3 | 48 |
| 4 | 48 |
| 5 | 74 |
| 6 | 74 |
| 8 | 90 |
- Стоимость одной пробивки: Н*2 руб.
- Стоимость резки контура: М=L*H-10
- L-длина вырезаемого контура
- H-толщина разрезаемого металла
Примечание
- цены приведены за работу, без учета стоимости материала
- возможно изготовление заказа из нашего материала
- при использовании собственного материала необходимо обязательно согласовать его количество.
- при предоставлении чертежей на бумажном носителе перевод его в электронный вид оплачивается из расчета 500 руб/час.
Видео
Фото наших работ
Технологические возможности процесса
В кузнечном цехе «Ковка Элит» вы можете заказать обычный или фигурный раскрой металла различного объёма и назначения. Плазменная резка металла, цена которой ниже лазерной, гидроабразивной, позволяет выполнить:
- оперативный и качественный раскрой металлолистов разного размера и толщины
- обработку кромки
- фигурную вырезку заготовок для сварки, штамповки
- высокоточную пробивку проёмов, отверстий
- обработку литых элементов
- нарезку труб, профилей, прутков
- художественную резку
Особенности технологии плазменной резки
Плазменная резка металла является высокотемпературным процессом, разогрев режущего газа до состояния плазмы происходит до t 30000ºC! Ионизированная струя под давлением 5 атм подаётся в сопло плазмотрона и, благодаря имеющемуся свойству электропроводности, образует на поверхности обрабатываемого материала электрическую дугу.
Многим мастерам для раскроя металлических листов необходим аппарат ручной плазменной резки. Это мобильное устройство, с помощью которого в домашних условиях каждый может без лишних трудностей разделять железные листы на необходимые части. Самый большой плюс у такого механизма – возможность порезки без дальнейшей обработки краев детали. Рассмотрим, какие существуют аппараты, какова их конструкция, схема работы и обязательно укажем правила выбора.
Оборудование для плазменной резки металла
Общую массу таких механизмов можем условно разделить на две группы – производственного назначения и домашнего. Первые станки зачастую очень массивные и большие, в них вмонтировано ЧПУ (числовое программное управление), которое позволяет делать самые разнообразные формы деталей. В этом случае на компьютере разработчик создает макет, по которому будет производиться работа, далее в необходимом формате файл перенаправляется на машину и отрезается станком. Стоимость таких агрегатов исчисляется в десятках тысяч долларов.
Оборудование для плазменной резки в домашних условиях выглядит гораздо проще – это небольшой блок, перерабатывающий ток в необходимую энергию, шланг и наконечник, которые выпускают электрическую дугу. Она выполняет режущую роль, отвечает за деление металлического листа и сглаживает края. Поскольку металл разрезается не ножовкой или диском, то дополнительной шлифовки для деталей не требуется. Аппарат для домашнего использования разрешается переносить или перевозить, долго хранить и использовать.
В зависимости от того, какой тип газа присутствует в механизме, он будет способен резать разные виды материалов. Воздушно-плазменный тип аппаратов может работать с черными металлами и их сплавами (чугуном или сталью). Резка цветных видов и их комбинаций будет лучше всего осуществляться с применением неактивных элементов (водород, азот, аргон). Такая газовая резка в домашних условиях выполняется реже.
Отличие аппаратов прямого и косвенного действия
Существуют разные виды ручных механизмов, которые отличаются принципом функционирования. Аппарат прямого действия работает с помощью электрической дуги. Она имеет форму цилиндра и напрямую соединяется со струей газа. При таком устройстве обеспечивается очень высокая температура (около 20000 градусов) самой дуги при возможности создать эффективную систему охлаждения для остальных частей устройства.
Что же касается аппаратов косвенного действия, то они имеют значительно меньший коэффициент полезного действия, поэтому реже используются. Их устройство состоит в том, чтобы разместить активные точки цепи на трубе или специальном вольфрамовом электроде. Используют аппараты косвенного действия для напыления, нагрева металлических устройств, но не для резки. Часто такой ручной механизм применяется для ремонта деталей автомобилей без их предварительного съема.
Общей в этих аппаратах является необходимость наличия воздушных фильтров и охладителей. Первое способствует сохранению долгой жизни катода и анода, быстрого запуска механизма даже при большом сроке его службы. Второе обеспечивает долгое время работы без перерывов. Считается хорошо, если на каждый час бесперебойной резки необходимо 20 минут отдыха аппарата. На эти параметры стоит обращать внимание при покупке любого устройства, хоть прямого, хоть косвенного действия.
Конструкция ручного плазмореза
Принцип работы такого аппарата основан на подаче очень горячего воздуха на лист металла. Когда под температурой в несколько десятков тысяч градусов греется кислород, он под большим давлением подается на поверхность, таким способом разрезая ее. Ускоряется эта работа с учетом ионизации электрическим током, а чтобы такой аппарат работал правильно, он должен состоять из:
- плазмотрона (резака, который выполняет основные задачи);
- плазмореза (прямого или косвенного воздействия);
- сопла (самая функциональная часть, которая показывает, насколько сложную резку возможно выполнять аппаратом);
- электродов (в некоторых видах устройств);
- компрессора (для производства потока воздуха с высокой мощностью).
Как сделать плазморез своими руками из инвертора - инструкция
Такой аппарат допустимо сделать самостоятельно в домашних условиях, главное соблюсти при этом все правила. Инвертор станет очень хорошим помощником в таком вопросе, поскольку этот механизм является надежным источником тока. Он будет обеспечивать бесперебойную работу, экономно использовать энергию. Но есть и небольшой минус – толщина материала, который будет резаться, немного меньше, чем при использовании трансформатора.
Выбор элементов
- Инвертор или трансформатор с необходимой мощностью (при его покупке в магазине стоит проконсультироваться с продавцом и сообщить ему приблизительную толщину материала для резки, исходя из нее будет подбираться механизм). Первый тип устройств более предпочтителен для составления аппарата ручной резки, поскольку имеет меньший вес и значительно экономит электроэнергию.
- Плазменный резак или плазмотрон (выбирается аналогично инвертору, в зависимости от того типа материала, который будет резаться). Обратить внимание нужно на то, что плазморез прямого воздействия производят для резки токопроводящих материалов, а аппарат косвенного воздействия стоит брать для тех изделий, которые не проводят электричество.
- Компрессор для прогонки воздуха (мощность должна быть смежной с остальными деталями).
- Кабель-шланговый пакет, который будет выполнять функции соединения всех вышеописанных деталей.
Сборка
Перед тем, как приступить к самому процессу сборки, стоит проанализировать, все ли детали куплены и подходят ли они друг к другу. Если аппарат плазменной резки делается впервые, то лучше в этом вопросе проконсультироваться с более опытными мастерами, которые могут сравнить мощность каждого составляющего. Приготовить также стоит защитный комплект одежды (костюм и перчатки). Он понадобится не для самой сборки, а для тестирования аппарата. Сам процесс соединения плазмореза пошагово выглядит так:
- Приготовьте все детали для сборки и защитную одежду.
- Позаботьтесь о наличии источника бесперебойного питания.
- Возьмите инвертор или выбранный трансформатор, кабель необходимой толщины и электрод. Последняя деталь должна быть из бериллия, циркония, тория или гафния. Эти материалы больше всего подходят для воздушно-плазменной резки. Более безопасным для сварщика или мастера, который будет заниматься резкой, будет гафний. Соедините последовательно взятые детали, таким способом образуется электрическая дуга.
- К компрессору присоедините шланг, который будет подавать воздух в аппарат плазменной резки. Прикрепите второй край к плазмотрону.
- Протестируйте на небольшом листе алюминия устройство, которое получилось. Позаботьтесь о безопасности всех соединений.
Видео принципа работы аппарата ручной плазменной резки
Перед тем, как самостоятельно собирать такой механизм или покупать его в магазине, стоит проанализировать разные варианты, посмотреть на работу устройства и его виды. Стоит учесть и тип материалов, которые необходимо в последующем обработать. Поэтому предлагаем просмотреть видео, где описаны принципы действия аппарата ручной плазменной резки и технология работы с ним.
Средняя стоимость оборудования
Цена на аппараты ручной резки металлов зависят от типа, производителя, максимальной толщины нужного реза и модели устройства. Чтобы выбрать подходящий инструмент, нужно обратиться в несколько магазинов для сравнения условий покупки и стоимости. Сразу же обращайте внимание и на цены запасных частей, которые могут понадобиться при ремонте. Средний диапазон стоимостей с учетом толщины реза будет находиться в таких рамках:
- 150000 - 300000 руб (толщина до 30 мм);
- 81000 руб – 220000 руб (до 25 мм);
- 45000 руб – 270000 руб (до 17 мм);
- 32000 руб – 230000 руб (до 12 мм);
- 25000 руб – 200000 руб (до 10 мм);
- 15000 руб – 200000 руб (до 6 мм).
В настоящее время на крупных промышленных объектах и небольших предприятиях активно используется ручная плазменная резка, которая дает возможность произвести максимально точную обработку металлов практически любой толщины и конфигурации.
Еще совсем недавно для того, чтобы сделать необходимый рез на металлической поверхности, приходилось прибегать к достаточно громоздким и совершенно неудобным газовым резакам, которые к тому же не всегда могли справиться с поставленной задачей.
Современное оборудование имеет не только компактные размеры, но и обладает высокими функциональными возможностями и большим потенциалом работы.
Следует отметить и то, что аппарат для плазменной ручной резки достаточно просто освоить, а сама технология выполнения работ доступна даже не квалифицированным умельцам.
В специализированных магазинах можно найти большой выбор ручных устройств, предназначенных для плазменной резки металлов.
Несмотря на то, что цена на данное оборудование достаточно высокая, оно пользуется большим спросом, в первую очередь, из-за своих функциональных возможностей.
На видео, которое размещено ниже, можно наблюдать технологию работы на ручном устройстве для резки при помощи плазмы.
Ручная плазменная резка, при которой используется ручной плазменный аппарат, можно отнести к термической обработке, при которой материал плавится.
В данном конкретном случае основным режущим инструментом является поток низкотемпературной плазмы под большим давлением, которая образуется за счет некоторых специфических процессов.
Используемое для работы плазменное оборудование обязательно имеет специальный электрод, который при помощи сопла и рабочего металла создает электрическую дугу, внешняя температура которой в некоторых отдельных случаях достигает нескольких тысяч градусов по Цельсию.
В определенный момент в сопло начинает подаваться под большим давлением специальный газ, что способствует тому, что рабочая температура многократно повышается, а это, в свою очередь, приводит к ионизации газа и, соответственно, преобразование его в плазму, которую называют низкотемпературной.
Следует отметить и то, что ионизация имеет свойство при нагреве от дуги возрастать, а это делает температуру газового потока еще большей. Сам рабочий поток ярко светится и становится электропроводным.
Аппарат, используемый для обработки металла при помощи плазмы, способен локально разогревать металлическую заготовку и плавить ее непосредственно в необходимом месте реза.
Для того чтобы получить плазму, необходимо в определенных пропорциях смешать определенные виды газов.
За основу берется атмосферный воздух, который смешивается с кислородом, азотом, а также водородом и аргоном. В состав плазмы также входит водяной пар.
Для того чтобы при работе сопло не оплавилось под воздействием высоких температур, предусмотрено его специальное охлаждение за счет потока жидкости или газа.
Конечно, использовать в быту аппарат для плазменной резки достаточно проблематично, так как требуются определенные условия его эксплуатации, однако данное оборудование установлено на многих промышленных предприятиях.
Стоит отметить, что цена такого устройства достаточно высокая и для многих домашних мастеров просто не подъемная.
В настоящее время такое оборудование активно используется в самых разных сферах и дает возможность получать не только ровный, но и аккуратный рез.
Более подробно узнать о возможностях ручных аппаратов для плазменной резки можно на видео, которое размещено ниже.
Классификация и характеристики оборудования
То оборудование, которое используется для плазменной резки металлических заготовок, можно поделить в зависимости от его действия на обрабатываемую поверхность.
Для бесконтактной резки используется оборудование косвенного действия, в свою очередь, для контактной – прямого.
Резка косвенного действия используется при необходимости провести обработку неметаллических заготовок, соответственно, второй тип резки используется исключительно для работы с металлами.
В этом случае и аппарат, и сама обрабатываемая деталь включатся в единую схему, что и приводит к образованию необходимой дуги.
Идущий из сопла ионизированный поток газа равномерно прогревается по всему участку, вплоть до самой заготовки. Для того чтобы работать с металлом, требуется оборудование, предназначенное только для прямого действия.
Используемый для плазменной резки ручной аппарат получает питание от электрической сети.
Следует отметить, что данный тип резки металлов является не только востребованным, но и экономически обоснованным, даже несмотря на то, что цена оборудования достаточно высокая.
В настоящее время резка плазмой уже стала традиционным способом обработки металлов.
Для того чтобы выполнить необходимую раскройку материалов при использовании аппарата для плазменной резки, не нужно обладать специальной подготовкой и иметь квалификацию.
Работа выполняется достаточно быстро при минимальных трудозатратах.
За счет того, что в рабочем процессе активно участвует воздух, удается сократить расход газа, однако при этом значительно увеличивается вес и габариты используемого оборудования.
Современные устройства, которые применяются для ручной резки плазмой, имеют компактные размеры и привлекательный внешний вид.
Они дополнительно для повышения удобства эксплуатации оснащаются подъемными ручками, всевозможными колесиками, а их корпуса производятся преимущественно из легких композитных материалов.
На видео ниже представлен ручной аппарат для плазменной резки.
Конструктивные особенности
Ручное плазменное оборудование состоит из нескольких технологических элементов, которые и обеспечивают его работоспособность.
Одним из главных элементов является сам плазмотрон, функционирование которого обеспечивает источник заданного питания с определенными рабочими параметрами.
Также в состав ручного плазменного аппарата в обязательном порядке входят набор кабелей, специальных шлангов с соответствующим сечением.
Дополнительно работу плазменного аппарата обеспечивает универсальный компрессор. Стоит отметить, что плазмотрон, который и выполняет роль резака, имеет достаточно сложную конструкцию.
В его состав входят непосредственно само сопло и специальный электрод, между которыми особым образом устроен изолятор с высокими показателями термостойкости.
Именно в плазмотроне происходит преобразование дуги электричества в тепловую энергию плазмы. Скорость, а также форму потока плазмы регулирует сопло, имеющее сложную конструкцию.
При работе на ручном плазменном аппарате оператор самостоятельно контролирует ровность линии реза.
Большое значение при работе на ручном плазменном аппарате имеет опыт оператора.
Так как рабочий аппарат человек постоянно держит на весу, возможны непроизвольные движения, которые могут привести к появлению дефектов и снижению качества выполняемого раскроя.
Неопытный оператор может сделать рез не только неровным, но и с наплывами и следами рывков.
Чтобы этого не произошло, выпускаются самые разные дополнительные устройства в виде упоров и подставок.
При их использовании даже у неопытного оператора рез получается максимально ровный и качественный.
Ручной агрегат для плазменной резки металлов — это огромные функциональные возможности в области обработки металлов различной толщины и конфигурации.
Посмотреть, как производится процесс резки металлов при помощи аппарата плазменного ручного типа, можно на видео, которое размещено ниже.
Качество выполняемой обработки напрямую зависит от конфигурации и типа сопла, так, в частности, его диаметр может влиять на скорость образования и формирование самой дуги.
Кроме этого, этот показатель оказывает влияние на объем пропускаемого воздуха или газа, а также ширину реза.
Правильно подобранный диаметр позволяет получить на выходе чистый и качественный рез с ровными кромками.
Следует отметить то, что сопло можно в любой момент поменять на новое, а кроме этого, есть возможность увеличить его длину, что позволит несколько улучшить режущие характеристики.
Перед началом работ на ручном аппарате следует тщательно проверить всю схему подключения используемого оборудования, а также исправность кабелей и шлангов.
Не следует перегружать аппарат, так как это может привести к его поломке.
Несмотря на то, что цена такого типа оборудования достаточно высокая, оно достаточно быстро окупается. Все же цена не должна быть определяющим фактором при выборе оборудования.
На видео, которое размещены в нашей статье, можно увидеть все достоинства плазменной резки при помощи ручного типа устройства.
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 плазмотрона состоит из следующих составляющих:
- 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
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
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:
- изолятор;
- электрод;
- сопло;
- механизм для подвода плазмообразующего газа;
- 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
- электродуговые;
- высокочастотные;
- 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:
- пульт управления,
- плазмотрон
- 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.
ВАЖНО ! Для некоторых марок металла недопустимо применение определенных плазмообразующих смесей (к примеру, для резки титана нельзя использовать смеси, содержащие в составе азот или водород).
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 .
- По сравнению с кислородной горелкой, плазморез обладает более высокой мощностью , и соответственно, производительностью , и по данному параметру уступает только лазерным установкам промышленного масштаба.
- 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.
- Современные плазморезы отличаются высокоточной и качественной обработкой металлов. Срез получается «чистый», с минимальной шириной, благодаря чему, практически не требует дополнительной шлифовки.
- 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:
Оставить свой отзыв
