Автоматическая плазменная резка металла

Обновлено: 05.10.2024

Плазменная резка металлов относится к самым популярным на сегодняшний день способам раскроя. Обработка производится на специальных плазморезах, оснащенных автоматизированной системой управления. В нашем материале собрана информация о том, как осуществляется плазменная резка металла на станках с ЧПУ.

Виды плазменной резки металла с ЧПУ

Плазменной резкой производители называют обработку листов металла с помощью оборудования, где в качестве резца используется плазма.

Что такое плазма? Это ионизированный газ, несущий в себе положительные и отрицательные заряды, имеющий температуру несколько тысяч градусов на выходе из сопла. Он обладает квазинейтральными свойствами – это значит, что бесконечно малый объем газа не имеет заряда, он уравновешен и равняется нулю.

Плазменная резка металлов может выполняться несколькими способами.

К плазменно-дуговому методу относятся:

воздушно-плазменная технология обработки металлических изделий;
газоплазменный вид резки;
лазерно-плазменный способ.

Первый и второй приемы резки работают одинаково – здесь используют электродугу и раскаленный ионизированный поток газа. Отличается только рабочая среда: одна технология применяет струю воздуха, другое оборудование режет с помощью газа или водяного пара.

Для резки металлических изделий, имеющих толщину до 20 см, применяют комбинированные плазмотроны. Современные промышленные комплексы могут объединять технологии термической обработки струей газа и оборудование для плазменной резки. Также сегодня станки в большинстве случаев оснащаются системой ЧПУ (числовое программное управление). Можно выполнить резку металлических листов по траекториям любой сложности (прямые, криволинейные и т. д.).

Рекомендуем статьи по металлообработке

На небольших предприятиях или для выполнения отдельных видов плазменной резки применяют ручное переносное оборудование, использующее классический плазменно-дуговой способ. В этих бытовых агрегатах, предназначенных для резки черного металла, применяется струя воздуха. Модели с ЧПУ, в которых могут использоваться разные газы, относятся к более высокому классу и, соответственно, их стоимость значительно выше.

Лазерно-плазменный способ резки металлов.

Применяемое в данном случае оборудование позволяет выполнять разные способы резки: лазерную используют для раскроя листов меньше 6 мм, листы металла большей толщины разрезают с помощью плазменно-дугового метода.

Оборудование с ЧПУ для плазменной и лазерной резки металла отличается более высокой производительностью. На нем предусмотрено множество вариантов раскроя, даже есть возможность реза отверстий.

Станки с ЧПУ, совмещающие лазерный и плазменный способы резки металла, в итоге более выгодны производителю. Во-первых, налицо экономия производственных площадей. Во-вторых, плазменно-дуговую резку применяют при обработке заготовок большого размера, а лазерную используют, когда требуется высокоточная обработка мелких изделий.

В лазерной и плазменной резке используются разные источники высокотемпературного нагрева. Первая осуществляется с помощью сфокусированного светового луча, который проходит точно по контуру детали. Нагревается небольшой участок металла, поэтому отходов при распиле меньше, а качественные показатели выше, чем при плазменной резке.

Это приводит к тому, что плазменный способ применяется реже в тех ситуациях, когда предъявляются высокие требования к точности размеров и качеству края изделий.

На предприятиях авиационной, космической, медицинской и других промышленных отраслей сегодня отдают предпочтение титану и сплавам из него. Его очевидные преимущества – это малая плотность и прочность. Однако инженерам приходится учитывать химическую активность и тугоплавкость этого металла.

Принимая во внимание набор свойств титана, механическая и термическая обработки для него не подходят. Газовое оборудование тоже применять нельзя – титан расплавится. Остаются только лазерный или плазменный способы резки.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

На станке плазменной резки металла с ЧПУ с дополнительной функцией лазерной обработки можно изготовить детали сложной геометрической формы, к примеру, вырезать в ней несколько сопряженных вместе отверстий.

Плюсы и минусы плазменной резки металла

Проведем анализ преимуществ и недостатков плазменной резки металлов на станках с ЧПУ по сравнению с лазерным методом и другими способами обработки:

Плазменную резку можно применять при обработке большинства металлов, в том числе цветных, тугоплавких и прочих, «капризных» по своим характеристикам.
Скоростной режим резки плазмой более высокий, чем при работе газовым оборудованием.
Эта технология позволяет производить детали сложных геометрических форм, выполнять узорную и фигурную резку изделий, реализовывать самые креативные идеи и работать не только с металлом, но и с другими видами материалов.
Станок плазменной резки металла с ЧПУ можно настроить на работу с различными материалами, причем это не отразится на качестве работы.
Качество обработки кромок деталей намного лучше, чем при механических способах резки металла.
Числовое программное управление (ЧПУ) позволяет проводить обработку больших листов, так как резак может работать под разными углами.
При современных проблемах с загрязнением окружающей среды плазменную резку можно назвать наиболее экологичной технологией производства.
Затраты времени на обработку детали ниже, так как отсутствует стадия нагрева металла.
Технологический процесс не предусматривает использование взрывоопасных газовых баллонов, поэтому у плазменной резки выше уровень безопасности, чем при других вариантах обработки.

Любой метод металлообработки имеет свои минусы, поэтому в статье мы честно разберем все особенности плазменной технологии.

Что можно считать недостатками плазменного способа резки:

Стоимость установок плазменной резки металла с ЧПУ довольно высока, это касается даже самых простых ручных агрегатов.
Имеется предельная толщина для обработки металлов с помощью плазменного резака – это 10 см.
Станки с ЧПУ, даже самые современные, имеют высокий уровень шума, так как воздушная струя выходит из сопла под большим давлением.
Для работы на оборудовании с ЧПУ и его обслуживания нужно нанимать профессиональных сотрудников, прошедших специальную подготовку.

Станок с ЧПУ для плазменной резки металла

Развитие технологий обработки металла получило новый толчок с появлением плазменной резки. А разработка плазморезов с ЧПУ стала техническим воплощением идеи.

Оборудование с числовым программным управлением применяется на многих производствах. С помощью станков с ЧПУ производят резку элементов конструкций в строительстве, выпускают партии деталей для автомобилей, самолетов, любой техники. Установки для плазменной резки значительно повышают качество выпуска металлических дверей, стеллажей, сейфов, вентиляционных устройств и т. д.

На рынке представлены модели станков для плазменной резки металла с ЧПУ, у которых разные размеры, схемы управления и конструктивные особенности, имеются дополнительные функции, также они отличаются применяемой рабочей средой.

Но они обязательно оснащены следующими элементами:

плазмотроном, осуществляющим подачу газа или воздуха;
поворотным механизмом, облегчающим установку листов металла на рабочем столе;
устройством для перемещения резака и системой магнитов для крепления заготовки;
датчиком, контролирующим расстояние между горелкой и листом металла;
конструкцией, состоящей из профильного рельса и двух зубчатых реек по сторонам от него;
автоматизированной системой с ЧПУ.

Конструкция плазмореза не отличается сложностью. В чем принцип его работы? На горелку подается воздух или газ под большим давлением, в определенной точке он касается электрода, происходит ионизация и нагрев примерно до +30 000 °С. Ионизированный воздух становится проводником тока.

Это состояние воздушной смеси или газа называется плазмой. Раскаленная струя направляется в точку воздействия и расплавляет металл, а отходы удаляются благодаря высокому давлению. Чтобы аппарат работал в автоматическом режиме, оператор настраивает программу в системе ЧПУ. Дальше плазмотрон выполняет свои задачи, работник только следит за ходом процесса.

Какими преимуществами обладает оборудование с ЧПУ для плазменной резки металла:

Заданная программа обеспечивает высокую точность резки и изготовление деталей сложной геометрической формы.
Технология не требует высоких затрат энергии и вложения дополнительных финансов, отличается автономностью. По мере использования плазмотрона расходы уменьшаются, а уровень рентабельности становится выше.
Аппараты плазменной резки с ЧПУ отличаются высокой производительностью. Скорость работы плазмотрона намного выше, чем у газового оборудования, с ним может соперничать только лазерная установка. Благодаря этому преимуществу плазменные установки часто используют для массового производства деталей.
Эксплуатация и техническое обслуживание не вызывают трудностей.
Агрегат предназначен для резки металлических листов с разными свойствами, низколегированной и углеродистой стали, чугунных заготовок, имеющих толщину в пределах 0,5–150 мм, при этом обеспечивается высокое качество края и не требуется дополнительно обтачивать и шлифовать торцы.
При работе станка с ЧПУ нет выделений газов, не используется открытый огонь, что говорит о безопасности.
Система автоматически определяет толщину металла.

Есть определенные ограничения, которые нужно учитывать инженерам производственного отдела. Плазменная резка не подходит для работы с высоколегированной сталью толще 100 мм, а также для обработки титановых листов.

Как и любое другое оборудование, станок с ЧПУ должен проходить регулярные технические осмотры и обслуживание, тогда он прослужит длительное время.

Точность плазменной резки металла посредством оборудования с ЧПУ

В технической документации при проверке точности реза можно увидеть, что есть небольшие отклонения фактического контура детали (обозначается сплошной линией) от номинального контура (обозначен пунктирной), заданного чертежом для программы станка с ЧПУ. Из чертежа понятно, что фактические размеры и формы могут не совпадать с заданными: АЛ, Дв, ДС, AD − отклонения в размерах по факту от задания в чертежах; Д/’лД/д, fc, А/0– отклонения от заданной формы кромок. Конкретно в этом случае можно говорить об отклонении от прямых линий или непрямолинейности. Также имеет место перекос кромки D, которое привело к изменению размера АЛ от заданной линии А.

Также отмечается, что, во-первых, произошел перекос кромок по отношению друг к другу; во-вторых, фактическое взаимное расположение кромок не соответствует заданным значениям; в-третьих, поверхность детали отклонена от плоскости, резец прошел под углом к поверхностям изделия; в-четвертых, поверхность реза отклоняется от плоскости. Кроме этого, имеется отклонение в размерах и форме фасок под сварку, в размерах и форме вырезов.

Допуски и отклонения регламентируются ГОСТ 14792–80 «Детали и заготовки, вырезаемые кислородной и плазменно-дуговой резкой. Точность, качество поверхности реза». Документ определяет стандарты на производство деталей, вырезаемых с помощью механической и плазменной резки из следующих видов металла: низкоуглеродистой стали, низколегированной стали, высоколегированной коррозионностойкой, жаростойкой, сюда же входит алюминий и его сплавы. Для кислородного метода подходят толщины от 5 до 100 мм, плазменную резку можно применять для листов толщиной от 5 до 60 мм. ГОСТ предусматривает разделение деталей одного размера по трем классам точности.

Лабораторные проверки требований к деталям первого и второго класса показали, что такую точность можно получить, используя портальные машины с ЧПУ, если соблюдать все условия, указанные в паспортах станков. Оборудование с фотоэлектронным ЧПУ может обеспечить выпуск деталей второго и третьего класса точности, если копирчертежи выполнены с точностью не меньше +/-1 мм. Третий класс точности допустим при плазменной резке переносными агрегатами.

Таблица содержит данные норм по допускам от номинала, приведенные в ГОСТ 14792-80. Допуск отклонений от прямых линий установлен как половина допускаемого значения на размер.

Автоматическая плазменная резка

Плазменная резка металла − разновидность термической обработки материалов, их разделение на части при помощи струи плазмы. В последнее время плазморезы применяются не менее интенсивно, чем гидроабразивные и лазерные устройства. Это подверждают активный спрос покупателей и много положительных отзывов от профессионалов.

Бывает ручная и автоматическая плазменная резка. В чем суть и преимущества каждого вида, почему резка металла плазмой так популярна – далее.

Принцип работы плазменной резки

Автоматическая плазменная резка подразумевает использование плазмы в качестве ножа. Она образуется за счет нагрева квазинейтрального газа до температуры его ионизации. В результате образуется поток из молекул и заряженных частиц. Благодаря тому, что эти частицы подвижны, разогретый газ (например, кислород) автоматически получает способность проводить электрический ток.

Такое сложное определение необходимо для понимания общей сути действия устройства для плазменной резки. Если говорить простым языком, то газ нагревается примерно до +10 000 °C, повышается давление и создается ионизация – в результате образуется плазма. Поговорим подробнее о ее использовании в качестве режущей силы.

Рекомендовано к прочтению

Плазменная резка получила свое название за счет особого «ножа» – плазмы. Во время работы аппарата между электродом и соплом зажигается электрическая дуга, на нее автоматически подается газ высокого давления (6–8 атм). За счет раскаленной дуги он разогревается до температуры +5 000…+30 000 °C и превращается в разрушающую плазменную струю.

Газы, используемые в плазменной резке

Для различных типов автоматической плазменной резки металла могут применяться следующие газы.

Такая технология является наименее экономически затратной. Она универсальна и позволяет выполнять резку большинства видов металла: меди, черной и нержавеющей стали, латуни и т. д. Воздушно-плазменная автоматическая раскройка обладает средними показателями качества кромки и производительности.

Этот метод применяется в более профессиональных мастерских, когда качество среза (его перпендикулярность, отсутствие бугров и зазубрин) играет важную роль. Кроме того, автоматическая резка кислородом отличается более высокой производительностью. Этот газ позволяет снять минимальное количество материала с нижней стороны заготовки.

Плазменная резка с использованием защитных газов.

Такая технология считается наиболее прогрессивной. Она не для гаражных мастерских, а для профессиональных цехов автоматической резки. Здесь в качестве плазмообразующего элемента используется Азот (N₂), Аргон (Ar), Кислород (О₂) или воздух, а их смеси применяются в качестве защитных. Стоимость такого оборудования варьируется от 5 до 12 млн рублей. Этот метод позволяет получить срез высочайшего качества даже при работе с толстыми листами металла (до 50 мм). Качество результата при этом сопоставимо с лазером.

При работе в режиме автоматической плазменной резки оборудование часто имеет следующие показатели:

Раскрой разных видов металлов

С помощью плазменной резки можно выполнить раскрой практически всех видов металла, но работа с каждым из них имеет свои особенности. Рассмотрим их подробнее.

При работе со сталью нужно учитывать не столько ее марку и состав, сколько содержание в нем углерода. Именно этот показатель имеет решающее значение при выполнении резки – от него зависит качество получаемого края.

Самые высококлассные кромки достигаются при обработке низкоуглеродистой стали. Производители автоматических плазморезов ориентируются именно на нее, составляя карты резки и определяя табличные значения скорости резки и интенсивности подачи тока для материалов разной толщины.

Получить хороший результат при работе с высокоуглеродистой сталью (в т. ч. оцинкованной) тоже можно. Но для этого потребуется максимально точная настройка агрегата.

Что же делать с легированной сталью, например, нержавеющей, ведь этот материал используется в производстве достаточно часто? Ее тоже может обработать аппарат автоматической плазменной резки. Несмотря на то, что его нет в картах резки и в табличных значениях, опытный оператор всегда сможет подобрать нужные параметры для раскроя. Как правило, они отличаются в пределах 20 % от табличных значений. Рассекать легированную сталь рекомендуется не одним газом, а смесью аргона, азота, реже водорода. Это делается для того, чтобы сохранить структуру материала у кромки.

Плазменная резка цветных металлов.

Цветные металлы при резке требуют особого отношения. Дело в том, что стоимость заготовок из алюминия, титана, меди и др. значительно выше стальных, а нестабильный срез обычным воздухом может привести к порче элементов. Поэтому для работы с ними, как правило, применяется смесь газов азота, водорода и аргона. Автоматическая плазменная резка цветных металлов с помощью воздуха может применяться в случае небольших объемов работ и когда не требуется максимальная точность борозды.

Ручная плазменно-дуговая резка металлов

Для ручной резки металлов применяются портативные (переносные) плазменные аппараты. Они состоят из:

основного блока, включающего трансформатор и выпрямительную подстанцию;
кабеля питания;
шлангопакета, включающего воздушный шланг и кабель питания, – он соединяет основной блок агрегата и плазменный пистолет;
плазменный пистолет (плазмотрон) – блок, в котором образуется плазма.

Условно плазменно-дуговую резку можно разделить на два вида:

1. Косвенная резка.

Используется для работы с неметаллическими заготовками. При этом сам материал не принимает участия в генерировании плазмы. Она образуется в плазмотроне – между электрической дугой и соплом за счет сжатого ионизированного газа. Сечение происходит за счет потока плазмы.

2. Прямая резка.

Используется при обработке металлических изделий. Может применяться как в ручной, так и в автоматической плазменной резке. При этом сама плазма образуется при участии материала заготовки: электрическая дуга загорается между раскаленным металлом и соплом. Добавленный к этой комбинации быстрый поток газа превращается в струю плазмы. Ее мощность настолько большая, что в месте резки происходит испарение металла.

Ручной плазменно-дуговой раскрой сегодня пользуется большой популярностью: аппараты для него есть практически во всех цехах металлообработки, а мастера-частники предлагают выездные услуги по обработке металлопроката. Это неудивительно, ведь такие устройства мобильны, их легко транспортировать с объекта на объект.

К преимуществам аппаратов плазменной резки относятся:

портативность и удобство перемещения – такой аппарат весит в пределах 10–25 кг;
возможность работы в любых условиях – для его функционирования необходима стандартная сила тока – 220 V;
обработке подлежат все виды металлов;
доступная цена, которая варьируется от 15 до 70 тыс. рублей.

Особенности автоматической плазменной резки

Такой способ автоматической обработки металла применяется в следующих случаях:

при изготовлении комплектующих для кораблей, автомобилей, самолетов, станков;
при работе с листами толщиной до 150 мм;
при создании заготовок в промышленных масштабах;
при создании изделий со сложной геометрией.

Сегодня автоматическая плазменно-дуговая резка постепенно вытесняет способы обработки металла с ручным управлением. Такие автоматы позволяют выполнять более качественные срезы на высокой скорости.

1. Устройство и принцип работы.

Для того чтобы понять принцип работы агрегата автоматической резки, необходимо подробно рассмотреть его составляющие. К основным элементам относятся:

станина – рамка, на которой закрепляются остальные детали;
рабочая поверхность – ее положение в пространстве может регулироваться;
направляющие для передвижения рабочего блока;
шаговые двигатели, которые приводят плазмотрон в движение;
портал – блок для закрепления плазмотрона;
датчики и контроллеры;
пульт управления.

У компактных моделей нет рабочей поверхности – они закрепляются на верстаках при помощи крепежей. Поэтому не стоит забывать о системах крепления, подсветке рабочего пространства, проводах и выключателях.

Принцип работы агрегата заключается в следующем:

в зону резки через сопло подается воздух или газ под высоким давлением;
при контакте с раскаленным электродом он нагревается до температуры ионизации – в пределах +30 000 °

Разогретый газ превращается в плазму, а степень его электропроводимости возрастает в несколько раз. При контакте с заготовкой металл расплавляется в зоне воздействия. После остановки рабочей поверхности оператор автоматической плазменной резки убирает готовые изделия.

2. Технические характеристики.

Производительность аппарата автоматической плазменно-дуговой резки определяется ее характеристиками, такими как:

версия программного обеспечения и дополнительные настройки ЧПУ;
точность выполнения работ, возможные погрешности;
скорость автоматической резки заготовок;
мощность плазмотрона;
вид используемого газа;
максимальная температура нагрева газа;
вид охлаждающего газа;
размер сопла и возможность регулировки его положения;
величина направляющих.

Большая часть агрегатов использует постоянный ток, но есть модели, работающие на переменном.

Разновидности автоматической плазменной резки и принцип выбора

Существует несколько факторов, на основе которых можно выделить виды автоматической плазменной резки. Так, по конструкции агрегата различаются:

стационарные устройства, характеризующиеся крупными габаритами и большим весом;
портативные модели, которые легко перемещать на объекте при помощи силиконовых колесиков.

По способу позиционирования заготовки различают:

агрегаты со специальными порталами, в которых прокат надежно закрепляется – это позволяет получать наиболее точные срезы;
устройства, не имеющие специального рабочего стола – консольные. Такое оборудование не считается промышленным.

Также существует градация по количеству одновременно обрабатываемых заготовок и по их виду. Так, одни устройства предназначены для резки прокатного материала, а другие – для разрезания металлических труб.

Перед покупкой автоматической установки для плазменной резки нужно определить область ее применения.

При выборе устройства стоит обратить внимание на следующие характеристики:

программное обеспечение машины;
производительность устройства – она зависит от скорости выполнения каждой операции;
мощность агрегата и максимально возможная толщина листа;
рабочая сила тока – не забудьте проверить соединения элементов и контакт электрооборудования.

Преимущества и недостатки автоматической плазменной резки

Устройство автоматической плазменно-дуговой раскройки, как и любое другое, имеет ряд преимуществ и недостатков. Их нужно учитывать при выборе агрегата.

К преимуществам относятся следующие:

аппарат работает автоматически, без непосредственного участия мастера;
есть возможность изменения положения плазмотрона;
высокая производительность, качественные срезы;
большая скорость выполнения операций;
можно обрабатывать заготовки как с простой, так и со сложной геометрией;
большой срок эксплуатации.

Недостатков у автоматической плазменной резки металла гораздо меньше, чем достоинств. Основные из них – невозможность обработки листов толще 150 мм и неспособность нарезки титановых заготовок.

Изготовление своими руками и правила эксплуатации

Из-за широких производственных возможностей автоматических плазморезов в них заинтересованы не только крупные цеха, но и гаражные мастерские. Профессиональное оборудование стоит достаточно дорого, поэтому у мастеров-частников может возникнуть идея собрать аппарат самостоятельно. Схемы можно легко найти в Интернете, но основная сложность их реализации состоит в подключении автоматической системы. Для этого необходимо не только уметь правильно соединить элементы плазмореза, но и разбираться в основах программирования.

Получить устройство, схожее по характеристикам с покупным, можно лишь в случае учета технологии резки и соблюдения правил эксплуатации. Последние включают:

проверку надежности крепления заготовки к рабочему столу до начала операции;
перед установкой металлического листа необходимо проверить его целостность;
не трогать заготовку до остановки работы оборудования;
регулярное техобслуживание, смазку элементов при необходимости, очистку поверхностей от металлической стружки;
агрегат должен быть установлен в хорошо вентилируемом помещении;
мастер должен работать в защитных очках;
оператор автоматической плазменной резки должен уметь произвести настройку оборудования.

Игнорирование правил эксплуатации может привести не только к порче изделия, но и к травмам мастера.

Примеры резки плазменной струей

Такой способ резки – практически универсален. Он подходит для работы почти со всеми видами металла, выполнения раскроя разной сложности и геометрии. Чаще всего его применяют в промышленности и строительстве для рассечения тонких листов металла, резки стальных рулонов, изготовления штрипсов и чугунных ломов.

Агрегаты, оснащенные центраторами, называют труборезами. С их помощью легко можно рассечь трубы любого диаметра. Оборудование также позволяет просверлить в них отверстие, выполнить разделывание кромок и шлифовку швов.

Геометрически сложная художественная резка часто применяется в строительстве. С помощью этой технологии изготавливают уникальные изгороди, очаги, беседки, флюгеры, а также декоративные элементы интерьера.

Автоматическая плазменная резка позволяет обрабатывать прокаты толщиной до 200 мм. Она хорошо справляется со всеми металлами, обладающими электропроводностью: алюминием, медью, сталью, латунью, чугуном, титаном и некоторыми сплавами. В качестве ножа здесь используется струя плазмы, которая расплавляет материал в месте сечения. Остатки металла сдуваются газом.

Существует несколько видов оборудования такого типа: ручное и механизированное; инверторное и трансформаторное; портальное, ручное и переносное. Несмотря на такую вариативность, у них схожее строение. Все агрегаты имеют источник питания, электронную дугу и плазмотрон. Стандартный принцип работы автоматического устройства позволяет самостоятельно собрать его в условиях гаражной мастерской.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Плазменная резка металла: оборудование

Плазменная резка металла – процесс, в ходе которого оборудование генерирует сжатую плазменную дугу, проплавляющую материал и удаляющую расплав из зоны реза. Эта технология считается наиболее универсальной в плане разрезаемых металлов, диапазона толщин и скоростей реза. Но все эти возможности обеспечиваются при условии выбора качественного и производительного аппарата.

Принцип действия установки

Конструктивно оборудование для плазменной разделительной резки металлов включает следующие компоненты:

Источник питания – служит для подачи тока и напряжения для возбуждения дежурной и режущей дуги. Он может иметь крутопадающую вольтамперную или постоянную токовую характеристику.
Плазмотрон – устройство для образования и стабилизации плазменной струи. Имеет сложную конструкцию, основными элементами которой являются сопло, катод, завихритель.
Система охлаждения – предназначена для охлаждения кабелей и плазмотрона, которые подвержены чрезмерному нагреву. Установки мощностью от 100 А оборудуются водяным охлаждением, менее мощные аппараты – воздушным.
Система воспроизведения или ЧПУ (числовое программное управление) – комплекс, обеспечивающий автоматическое движение суппорта с плазмотроном по заданному специальной программой контуру.
Стол для резки (актуально для автоматических машин с ЧПУ) – представляет собой стальной настил для размещения металлопроката, который будет резаться.

Рисунок 1. Примерная схема оснащения участка по автоматической плазменной резке

Принцип работы заключается в образовании плазмы, которую плазмотрон формирует в струю направленного действия. Плазменная дуга прямого действия возникает при протекании тока от катода (неплавящийся электрод) на анод (стальную заготовку). За счет высокой плотности энергии и большой температуры (до 5000-30000 °C) плазма расширяется, что приводит к ее высокоскоростному (до 3 км/сек.) истеканию по направлению к металлопрокату.

Струя плазмы формируется небольшим отверстием в сопле и, благодаря направленному воздействию, мгновенно нагревает металл до температуры плавления, выдувая его из зоны реза.

Рисунок 2. Принцип работы устройств

Последовательность работы с установками следующая:

Подготовка – укладка металлического листа на рабочий стол, к которому подведен «плюсовой» провод, подключенный к источнику питания. «Минусовой» провод подключен к электроду в плазмотроне. Проверка работоспособности оборудования, целостности шлангпакетов и т.д.
Поджиг дежурной дуги за счет подачи высокого напряжения и возбуждение режущей дуги при касании пилотной к разрезаемому материалу.
Прожиг металла и движение плазмотрона по заданному контуру с постоянной скоростью и расстоянием между заготовкой и соплом.

Фото 3. Процесс разделительного резания струей плазмы

Применение установок

Плазменное оборудование для резки металла направленной струей плазмы широко применяется в разных отраслях промышленности:

автомобиле-, судо-, авиастроение;
строительная промышленность;
металлообработка и изготовление металлоконструкций;
металлургия;
тяжелое машиностроение и т.д.

Фото 4. Плазменная резка в цеховых условиях

Также аппараты часто используют в небольших автомастерских, кузницах. Инверторы нередко применяют даже в быту, поскольку это эффективные устройства для разделительного резания конструкционных сталей и цветных металлов.

Виды станков

Станки для плазменной резки металла можно условно разделить на несколько категорий:

Ручные аппараты – для раскроя металлопроката вручную, где весь рабочий процесс (скорость перемещения плазмотрона, зазор между соплом и заготовкой) контролируется человеком.

Фото 6. Инверторный аппарат для ручного плазменного резания

Портативные устройства для продольного резания листов – для прямолинейного раскроя только в одном направлении. Обычно комплектуются направляющей, вдоль которой перемещается каретка с резаком.

Фото 7. Установка для прямолинейного раскроя листов «Грань»

Устройства для резки труб – специальные машины для кольцевого резания и снятия фасок при монтаже магистральных трубопроводов. Представляют собой самоходные тележки, передвигающиеся по окружности с помощью приводной цепи.

Фото 8. Машина для резания труб «Орбита-М»

Автоматические машины с ЧПУ – полностью автоматизированные установки для прямолинейного и фигурного раскроя. Рабочие параметры и контур перемещения суппорта с резаком задаются автоматически программой в зависимости от толщины и марки металла. Выпускаются в виде портальных, портально-шарнирных, шарнирных и портативных станков.

Фото 9. Портальная установка плазменной резки с ЧПУ

Стоимость станков для резки металла

Цена оборудования для разделительной плазменной резки металла зависит от рабочих параметров и функциональных возможностей:

типа – ручной или автоматический с ЧПУ;
максимального рабочего тока;
ПВ (продолжительности включения) – бытовые (до 60 %), полупрофессиональные (от 60 до 80 %), профессиональные (80-100 %).

К категории бюджетных устройств относятся инверторные аппараты для ручного резания с максимальным ПВ 60 %. Рассчитанные на более интенсивную эксплуатацию модели относятся к средней ценовой категории. Машины с ЧПУ – самые дорогие, ими обычно оснащают крупные промышленные предприятия, где налажен массовый выпуск продукции. Поэтому важно изначально определить принципы выбора и предстоящей эксплуатации станков.

Лучшие производители плазменного оборудования

Плазменная резка считается одной из самых высокотехнологичных технологий раскроя, поэтому оборудование пользуется большим спросом. Оно производится как зарубежными, так и отечественными производителями. Стоимость импортных станков очень высока, поэтому большинство фирм и крупных предприятий отдают предпочтение российским маркам.

Одной из лидирующих отечественных компаний по разработке и производству установок плазменной резки считается ООО «ПУРМ». Она выпускает все виды оборудования – от ручных инверторных и трансформаторных аппаратов до труборезов и полностью автоматизированных машин с числовым программным управлением.

Видео о применении установок:

Преимущества станков марки ПУРМ:

ориентированность на суровые условия эксплуатации;
высокая точность и чистота реза;
минимальное энергопотребление;
простое обслуживание и эксплуатация.

Как выбрать установку для резки металла?

При выборе аппарата для плазменной резки изначально нужно определиться в следующем:

Предполагаемые работы – только прямолинейный рез или с возможностью фигурного раскроя.
Производительность – ручная или автоматическая резка, наличие ЧПУ, фотокопирования.
Марки и максимальная толщина обрабатываемого материала – от этого зависит мощность и то, какой газ будет использоваться (сжатый воздух, азот, смеси на основе аргона и водорода или других газообразных веществ).

Также надо определиться с рабочими характеристиками устройства. К основным из них относится сила тока, поскольку она определяет диапазон разрезаемых толщин – чем этот показатель выше, тем толще металл можно будет резать.

ПВ (продолжительность включения) характеризует максимальные нагрузки, которые сможет выдержать оборудование – т.е. время его работы без перерывов на охлаждение. Обозначается в процентах – ПВ 80 % означает, что из 10-минутного рабочего цикла устройство может непрерывно работать на максимальных нагрузках на протяжении 8 минут. При превышении этого показателя возможен перегрев и выход из строя.

Наиболее частые поломки машин

На практике при эксплуатации плазменного оборудования чаще сталкиваются с такими проблемами:

Перепады напряжения, превышающие установленный производителем диапазон.
Физический износ узлов и механизмов, большое превышение установленного ресурса деталей.
Короткие замыкания в электросети, что ведет к выходу из строя основных управляющих плат.

Однако все эти поломки устраняются, после чего станки могут работать дальше в стандартном режиме. Единственное – нужно своевременно менять расходные материалы (катод, сопло), что обеспечит стабильную работу оборудования и высокое качество плазменной резки.

Автоматическая плазменная резка металла

Автоматическая разделительная плазменная резка металла – раскрой листового металлопроката с использованием станков, оснащенных вспомогательным оборудованием. Оно минимизирует человеческий фактор в процессе резания и повышает производительность.

Сущность процесса плазменной резки металла

Под термином автоматической плазменной резки следует понимать технологию обработки металла, при которой в качестве режущего инструмента выступает струя плазмы. Этот способ считается наиболее оптимальным и универсальным, поскольку подходит для резания разных марок сталей, нержавейки, алюминиевых, медных и других сплавов.

Фото 1. Процесс автоматизированного резания

Автоматизация оборудования для плазменной резки выполняется в основном за счет внедрения систем ЧПУ (числового программного управления). Реже заводами используются более устаревшие модели с копировальными устройствами – в этих случаях раскрой производится вручную по шаблону или с применением циркульного приспособления.

ЧПУ – это компьютеризированная система для управления приводами технологического оборудования. Она состоит рабочей консоли (для ввода управляющей программы, управление режимами работы), панели оператора (для визуального контроля и возможности редактирования управляющей программы), контроллера (для решения задач по управлению станочной оснасткой). Также в конструкции системы имеется ПЗУ и ОЗУ.

Фото 2. Внешний вид системы числового программного управления

Конструктивно стандартный комплекс для автоматической плазменной резки состоит из таких компонентов:

источник питания;
режущий инструмент – плазмотрон;
рабочий стол для раскроя;
реечный привод с направляющими для перемещения портала и/или режущей головки;
система ЧПУ (пульт и дисплей оператора, контроллер и др.).

Особенности применения плазменной резки

Данная технология позволяет резать металл толщиной до 100 мм. При этом возможен как прямолинейный, так и фигурный раскрой любой сложности. Для машин с ЧПУ главное – правильно разработанная технологом управляющая программа, учитывающая марку и толщину металла, траекторию движения плазмотрона, место врезки и припуски на обработку (если они требуются по техпроцессу).

Фото 3. Раскрой толстого металла струей плазмы

Основные преимущества технологии:

Минимальный человеческий фактор – оператор лишь задает программу (вводит вручную или переносит с внешнего накопительного устройства), остальное выполняет система ЧПУ.
Высокая точность – оборудование справляется с вырезанием деталей любой конфигурации согласно заданным размерам.
Чистота реза – за счет малой ширины реза кромки металлических заготовок получаются идеально ровными с минимальным количеством окалины, грата и других дефектов.

Высокая скорость реза и компьютеризированное управление технологическими приводами способствуют повышению производительности и сокращению расхода металлопроката.

Где применяется плазменная резка?

Область применения автоматических аппаратов плазменной резки довольно широка. В основном их используют на крупных заводах по изготовлению металлоконструкций, предприятиях тяжелого машиностроения, металлургического направления, в судо-, авиа-, автомобилестроении.

Фото 4. Вырезание деталей сложной конфигурации

Технология автоматической плазменной резки активно применяется для изготовления:

различных элементов технологического оборудования;
деталей сельхозтехники;
промышленных вентиляционных систем;
торговых стеллажей и т.д.

Плазменная резка при обработке различных металлов

Резка плазменной дугой применима к разным видам металла, но при этом важно правильно подобрать плазмообразующий газ:

Черные металлы – сжатый воздух.
Высоколегированные стали толщиной до 50 мм – азот с аргоном; до 100 мм – азот с водородом.
Алюминий – смеси на основе аргона, азота и водорода.
Медь и ее сплавы – водород.
Латунь – азот с водородом.
Титан – азот.

Фото 5. Плазменная резка алюминия

Однако не только вид газа влияет на качественные характеристики вырезаемых заготовок. Также следует обращать внимание на технические параметры оборудования, химический состав и физико-механические свойства разрезаемого металла.

Виды станков для автоматической резки

Условно станки с ЧПУ для плазменной резки можно разделить на несколько типов по конструктивному исполнению:

Портальные – в основе их конструкции трехкоординатный комплекс с раскроечным столом. В зависимости от вида направляющие для продольного перемещения режущего инструмента могут быть расположены независимо от координатного стола или непосредственно на нем.

Фото 6. Портальная машина с ЧПУ стационарного типа

Консольные – представляют собой оборудование с направляющим рельсом и консолью, которая оснащена режущим инструментом. Обычно в основе современных моделей – контрольно-исполнительный блок, передвигающийся по направляющей. Этим обеспечивается продольное перемещение плазмотрона.

Фото 7. Консольный аппарат переносного типа

Портальные аппараты производятся с разными размерами координатного стола – от 1,5 до 8 м. Также они могут комплектоваться источниками питания разной мощности в зависимости от толщины обрабатываемого материала.

Консольные установки тоже бывают портативного и стационарного типа. Мобильные аппараты отличаются относительно небольшим весом и габаритами, поэтому предназначены для работы с металлопрокатом ограниченных размеров. Стационарное оборудование является более универсальным в этом плане.

Плазменная резка металла с чпу

Плазменная резка металла на оборудовании с ЧПУ – это процесс автоматизированного вырезания заготовок сжатой дугой плазмы. Эта технология позволяет выполнять раскрой разных видов сталей, включая нержавейку и цветные металлы. При этом возможен прямолинейный и фигурный рез материалов толщиной до 100 мм.

Плазменная резка на станках с ЧПУ – высокотехнологичный процесс раскроя, рабочие параметры которого настраиваются в автоматическом режиме специальной программой в зависимости от заданных значений марки стали и толщины.

Существует два основных вида резания, однако обычно используется классический способ плазменно-дуговой резки с дугой прямого действия. В этом случае она горит между катодом и обрабатываемой заготовкой. При этом столб дуги совмещается с высокоскоростной струей, образующейся из подаваемого газа в результате его нагрева с последующей ионизацией при воздействии дуги.

Другой вид – резка плазменной струей с дугой косвенного действия – используется преимущественно для резания неметаллических материалов, которые не проводят ток (пластик и др.). Здесь дуга горит между катодом и наконечником плазмотрона, а разрезаемый материал не включен в электрическую цепь.

Рисунок 1. Основные схемы резки

Особенности плазменной резки металла

ЧПУ представляет собой компьютеризированную систему программного управления приводами производственного оборудования и его оснастки. Числовое программное управление позволяет минимизировать человеческий фактор – т.е. участие человека в процессе плазменной резки. Также наличие ЧПУ в конструкции станков положительно отражается на энергопотреблении и производительности.

Фото 2. Машина с числовым программным управлением

Преимущества этого способа по сравнению с другими методами резки:

Минимальный человеческий фактор – способствует увеличению производительности, сокращению количества брака.
Универсальность – возможность резки разнообразных материалов (конструкционных сталей, нержавейки, чугуна, меди, алюминия и их сплавов), вырезания деталей сложной формы.
Высокая скорость резания заготовок малой и средней толщины.
Точный и качественный рез – отсутствие наплывов и грата позволяет обойтись без последующей механической обработки кромок перед сваркой.
Минимальное время прожига – не требуется предварительный подогрев места врезки.
Малая зона термического влияния – исключает вероятность тепловой деформации вырезаемых заготовок (особенно полезно при обработке тонколистовых сталей).

Среди недостатков можно выделить относительную дороговизну оборудования, высокие требования к его техническому обслуживанию. Также предельная толщина разрезаемых металлов, как правило, не превышает 100 мм (у газокислородной резки она может достигать до 500 мм в зависимости от материала). Но при этом скорость и качество резания гораздо выше.

Фото 3. Процесс вырезания заготовок

Станки с ЧПУ

Установка плазменной резки металла в комплекте с ЧПУ представляет собой автоматический комплекс по раскрою листового металлопроката. В конструкцию оборудования входит источник питания, портальная система, координатный стол и числовое программное управление.

Установки выпускаются нескольких видов в зависимости от назначения и размеров разрезаемого металлопроката:

Стационарные – габаритные станки, которые устанавливаются стационарно. Из-за больших габаритов их перемещение не представляется возможным без демонтажа и применения спецтехники.

Фото 4. Стационарная установка

Портативные – имеют небольшие размеры, поэтому при необходимости могут перемещаться в пределах производственного участка либо на другой объект.

Фото 5. Переносная машина

Оборудование может иметь разные габариты координатного стола – при этом ширина рабочей зоны варьируется в пределах от 1,5 до 8 м. Направляющие, которые служат для продольного перемещения обрабатывающего комплекса, могут быть расположены непосредственно на рабочем столе либо независимо от него и других конструктивных узлов.

Точность плазменной резки металла на установках с ЧПУ

Качество и точность резания регламентируются ГОСТ 14792, который предусматривает разделение деталей на три класса точности в зависимости от вида оборудования. Самый высокий 1 класс точности характерен для портальных установок плазменной резки, но при условии соблюдения всех требований, указанных в паспорте.

Максимально допустимые отклонения при номинальных размерах вырезаемой детали и толщине листа от 5 до 60 мм:

±2,5 мм – от 2500 до 5000 мм;
±2 мм – от 1500 до 2500 мм;
±1,5 мм – от 500 до 1500 мм;
±1 мм – до 500 мм.

Неперпендикулярность кромок в зависимости от толщины обрабатываемого листа:

0,4 мм при толщине 5-12 мм;
0,5 мм – 13-30 мм;
0,7 мм – 31-60 мм.

Также есть предельный допуск на радиус скругления угла верхней кромки в результате оплавления – он составляет не более 1 мм.

В целом точность и качество плазменной резки на порядок выше по сравнению с газокислородной. При этом отсутствует деформация деталей, что исключает необходимость в последующей правке. Результатом этого является уменьшение времени и снижение себестоимости изготовления определенной детали.

Читайте также: