Где применяется плазменная резка металла

Обновлено: 18.05.2024

Резка металла сегодня задействована во многих местах: на строительных площадках, в крупных цехах и небольших мастерских. Чаще всего для таких работ применяется обычный автоген. Применение плазменной резки обосновано при увеличенных объемах работ и в тех ситуациях, когда требуется точность и высокое качество. Специальное оборудование для использования этой технологии появилось более 50 лет назад. За последние два десятилетия такие аппараты и установки стали доступны большинству заинтересованных мастеров.

Что такое плазменная резка металла

При таком типе обработки металл нагревается струей плазмы. Этот процесс происходит с помощью специального агрегата – плазмореза. Во время работы между соплом резака и листом металла формируется высокотемпературная электродуга. Однако температуры самой дуги (+5 000 °С) недостаточно для эффективной резки, поэтому в рабочую область плазмореза в дополнение подается газ, способствующий формированию плазмы. В результате работа происходит при температуре до +30 000 °С.

Как происходит резка? Есть два способа применения этой технологии: ручной и автоматизированный.

Плазменная резка в ручном режиме проводится портативными плазморезами, конструкция которых выглядит следующим образом:

Имеется основа с трансформатором и выпрямительной подстанцией.
К основному аппарату подведен силовой кабель питания.
От аппарата к плазменному пистолету идет шлангопакет. В нем проложен воздушный шланг и силовой кабель.
В плазмотроне (его же называют плазменным пистолетом) формируется плазма для резки.

Говоря о ручном раскрое с помощью плазмы, мы имеем в виду два основных способа:

Косвенная резка струей плазмы. Данный способ практически не применяется для резки металлических деталей. Материал, который подвергается разрезанию, при использовании этого метода не принимает участия в формировании плазмы. Электрическая дуга возникает между соплом и электродом плазмотрона. Плазма образуется внутри аппарата и, вырываясь из резака, разделяет обрабатываемый материал.
Прямая плазменно-дуговая резка. Именно этот способ применяют для работ по металлу. Данная технология одинаково эффективна при ручной и механизированной плазменной резке. В этом случае электрическая дуга горит между электродом плазмотрона и обрабатываемым металлом. Плазма образуется в результате совмещения дуги со скоростным потоком воздуха. Этот метод настолько мощный, что металл практически испаряется при проведении резки.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Применение ручной плазменно-дуговой резки сегодня широко распространено: практически каждое предприятие с цехом металлообработки использует эту технологию. Более того, подобная методика стала основой бизнеса многих частных мастеров. Современные плазмотроны – это достаточно мобильные аппараты, их легко можно переносить на плечевом ремне, работать, держа в руках. С таким устройством может справится один человек.

Применение плазменной резки посредством станков с ЧПУ также находит все более широкое применение. Методика совмещения плазмотрона и возможностей числового программного управления станка позволяет раскраивать металлические детали различных форм: листы, круглые и профильные трубы. Резка происходит на высокой скорости (до 7 м/мин.) и отличается точностью (±0,25–0,35 мм).

Широкое применение получила автоматическая плазменная резка при обработке листового металла. Мощные профессиональные агрегаты способны разрезать с высокой точностью металл толщиной до 70 мм. Резаки, работающие на средней мощности, пробивают до 30 мм металла.

Ряд плазмотронов подразделяют на ручные и механизированные. Остальные аппараты плазменной резки находят применение и в ручных операциях, и при автоматическом раскрое, причем в обоих случаях это может быть один и тот же агрегат.

Станки с ЧПУ обычно гораздо производительнее ручных моделей. Наиболее распространены те, что питаются от сети в 380 V. При этом их мощность находится в пределах от 65 до 125 А.

Применение плазменной резки на станках с ЧПУ позволяет существенно сократить расход металла. Для этого разрабатываются специальные программы. Создаваемые технологами производства карты раскроя представляют собой оцифрованную копию листа металлопроката. Эта цифровая модель учитывает площадь поверхности, ширину реза и позволяет максимально эффективно расположить заготовки. Таким образом достигается наиболее рациональная обработка металлопроката на станке.

Плюсы и минусы применения плазменной резки

Плазморезы сегодня активно используются при проведении строительных работ.

Применение таких агрегатов имеет ряд плюсов.

1. Высокая производительность. Плазмотрон мощнее кислородной горелки. При правильном подборе мощности этого аппарата можно увеличить производительность в 4–10 раз. В данном аспекте плазменный резак уступает лишь промышленной лазерной установке, но это сполна перекрывается его себестоимостью.

С экономической точки зрения плазморез выгоден при работах с металлом толщиной до 60 мм. Более толстые стальные листы целесообразнее раскраивать посредством кислородной резки.

2. Универсальный метод. Применение данной технологии позволяет проводить работы практически с любым видом металлопроката. Один и тот же аппарат при разных выставленных значениях мощности и давления воздуха может обрабатывать сталь, алюминий, титан, чугун, медь и другие металлы. Удобно и то, что для резки не требуется предварительной подготовки поверхности – манипуляции можно проводить на ржавой, окрашенной или грязной.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

3. Высокоточная и качественная резка. Полученные детали отличает ровная, «чистая» кромка без наплывов и перекаливания. Дополнительной обработки практически не требуется, поскольку ширина реза современных аппаратов минимальна. В отличие от использования автогена, нагреваемая при резке зона листа металла в разы меньше. Благодаря этому достигаются минимальные значения тепловой деформации.

4. Безопасность технологии. Применение метода не требует наличия взрывоопасных газовых баллонов.

5. Экономическая выгода. Безусловно, с экономической точки зрения при больших объемах производства применение плазменной резки более оправдано, чем, например, кислородной или механической. В остальных же случаях не стоит забывать о трудоемкости дополнительной обработки вырезанных деталей. Для фигурного реза толстого листа металла возможно применение автогена, но шлифовка краев после такой операции займет немало времени.

Упомянем и недостатки данной технологии. Ключевой из них – относительно небольшая толщина реза. Даже у мощных аппаратов этот показатель не превышает 100 мм. Для сравнения – кислородный метод позволяет пробить сталь или чугун толщиной до 500 мм.

Еще один минус методики – минимальный угол отклонения от перпендикулярного реза. Этот показатель не должен превышать 10–50°. Конкретная цифра зависит от толщины листа металла. Если наклон будет слишком сильный, то увеличится ширина реза и, как следствие, будет быстрее происходить износ расходных материалов.

В отличие от применения штучных электродов, подключить два плазмотрона к одному аппарату практически невозможно. Это обусловлено сложностью конструкции оборудования.

Где чаще всего применяется плазменная резка

Использование технологии плазменной резки становится все популярнее. Если сравнивать этот метод с другими, то можно сделать вывод о том, что плазмотрон позволяет достичь высоких показателей качества при достаточно простой эксплуатации и дешевой ручной установке. Поэтому применение плазменной резки металла в бизнесе разной направленности получает все более широкое распространение:

При обработке различного металлопроката – метод применим к цветным, тугоплавким и черным металлам.
Плазменная резка используется в производстве металлоконструкций.
Применение плазменной резки позволяет создавать сложные по форме детали, что используется в художественной ковке при обработке элементов.
Другие виды промышленных производств, включая машиностроение, авиастроение и даже капитальное строительство, также не обходятся без плазменной резки металла.

Ручные установки для плазменной резки сегодня применяются наравне со станками ЧПУ, оснащенными плазмотронами. Изготовленные таким методом элементы становятся частью декора лестниц, перил, ограждений и т. д.

Применение плазменной резки помогает предпринимателям построить бизнес на использовании этой технологии: имея в наличии плазмотрон, можно брать заказы на раскрой металлопроката. Подавляющее большинство металлообрабатывающих предприятий малого и среднего объема имеют в своем арсенале эту технологию.

Плазменная резка при обработке различных металлов

Широкое применение установок плазменной резки обусловлено особенностями данной технологии. Немаловажное значение имеет и экономическая выгода метода. Большим плюсом является возможность раскраивать различные типы металлов при помощи одного и того же аппарата. Кроме того, плазмотроны справляются с широким диапазоном толщины листов.

Производительность оборудования для плазменной резки в разы выше этого же показателя у газопламенных аппаратов, особенно при обработке тонких листов и металла средней толщины. Благодаря этому скорость работы на плазмотроне выше, чем при использовании газовой резки кислородом.

Применение плазменной резки подразумевает использование активных или неактивных газов в зависимости от параметров металлопроката – его толщины и типа металла:

Азотоводородная смесь применяется для работы с медью, алюминием и раскройки сплавов на их основе, но не подходит для титана и стали. Максимальная толщина листа для работы – 100 мм.
Азот с аргоном применяется при работе с высоколегированными видами сталей, не подходит для черных металлов, меди, титана и алюминия. Максимальная толщина листа стали для работы – 50 мм.
Азот применяют для резки листов титана различной толщины, меди и алюминия – до 20 мм, латуни – вплоть до 90 мм, а также при раскрое сталей различного состава и толщины: с низким содержанием углерода и легирующих компонентов – до 30 мм, высоколегированных образов – до 75 мм.
Сжатый воздух применяют для резки черных металлов, меди – до 60 мм, алюминия – до 70 мм. Этот состав не подходит для работы с титаном.
Смесь аргона с водородом применяется для резки сплавов, в основе которых алюминий и медь, а также высоколегированных сталей толщиной более 100 мм. Данный состав не подходит для раскроя титана и других типов сталей (с низким содержанием углеродов и легирующих элементов, углеродистых).

После подключения баллона с соответствующим плазмообразующим газом необходимо провести настройку технических характеристик плазмотрона:

мощности аппарата, а также статистических и динамических установок источника питания;
циклограммы плазмотрона;
метода крепления и материала катода внутри аппарата;
типа механизма охлаждения для сопла плазмореза.

Применение плазменной резки оправдано для изготовления элементов сложной конструкции, проделывания ровных отверстий. С помощью этого метода вырезают детали, которым не потребуется дополнительной обработки механическим способом. Плазменной резкой пользуются при подготовке кромок под сварку, для разрезания труб и различных профилей.

Применение станков для плазменной резки позволяет решить задачи изготовления деталей с любой формой сечения, объемных элементов (прибылей, отливок и др.). Эта технология допускает использование разных типов реза: разделительного, копьевого, поверхностного, под водой, а также плазменного пресса. Применение плазменной резки позволяет проводить финишную обработку для литья, плавку, прожигание отверстий, нанесение узора, нагрев металла, плавление, разрезание и последующую сварку, обточку и строжку, наплавку, а также закалку изделий и т. д.

Оборудование для плазменной резки заменяет собой многие инструменты: болгарки, ножовочное полотно, паяльную лампу, термофен, токарный резец, газовую горелку, лазерный резак, сварочный инвертор и др.

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.

Возможности плазменной резки

Возможности плазменной резки если чем-то и ограничены, то не слишком сильно. Вообще, данный метод обработки металла пользуется в последнее время все большей популярностью благодаря своим многочисленным преимуществам.

Более того, появление автоматизированного оборудования сделало возможности плазменной резки еще шире. Главное – четко понимать, в каких случаях использование данного способа металлообработки наиболее экономически выгодно.

Технология плазменной резки металла

Плазменная резка металла представляет собой процесс, основной принцип которого выглядит следующим образом. На головку плазмотрона под высоким давлением из компрессора подается воздух. Он быстро нагревается благодаря воздействию электрического тока. В ходе нагрева возрастает количество электричества, пропускаемого сквозь себя воздушным потоком. Результатом является образование плазмы. Помимо воздуха, в ряде моделей оборудования для тех же целей используется инертный газ.

Если говорить подробнее, то плазменная резка происходит путем нагревания поверхности металла узконаправленным лучом до установленной температуры и последующим выдуванием расплава из реза.

В процессе плазменной резки неизбежно появляются отходы. Это остатки листов металла, образовавшиеся после вырезания из них деталей, их еще называют высечкой, и окалина, которая представляет собой части расплавленного материала.

Характеристики резки плазмой во многом зависят от способа обработки металла. На сегодняшний день основными являются два из них. Это:

Плазменно-дуговая резка – используется для работы с любыми проводящими электрический ток металлами. Чаще всего данный вид раскроя материалов применяют в условиях промышленного производства. Суть процесса заключается в плазме, которая образуется с помощью дуги, тянущейся от плазмотрона к поверхности металла.
Плазменно-струйная резка – считается более универсальным способом, используется для раскроя и неметаллических материалов. В отличие от предыдущего метода, здесь дуга появляется уже непосредственно внутри плазмотрона.

5 преимуществ плазменной резки

Резка материалов необходима в различных местах: на строительной площадке, в производственном цехе, в небольшой мастерской. При малом объеме работ вполне достаточно автогена. Но если необходимо высокое качество резки при больших объемах, то стоит задуматься о более совершенной аппаратуре – плазморезе (аппарате для проведения резки плазмой).

Более полувека прошло с тех пор, как были выпущены первые модели таких аппаратов. Однако массовое их применение началось совсем недавно – около двух десятилетий назад.

Преимущества и возможности плазменной резки металла:

Высокая производительность – она может превышать показатели газовой горелки в 4–10 раз, если правильно настроить мощность аппарата. Только промышленный лазерный станок выдает большую производительность, но он значительно дороже, что сказывается на себестоимости продукции. Максимальная толщина материала составляет 50–60 мм, при больших значениях плазменная резка становится экономически невыгодной. Для толщины более 50 мм следует использовать кислородную резку металлов.
Универсальность процесса – одним аппаратом можно производить резку любого металла: чугуна и стали, титана и меди, алюминия и пр. Для работы с различными материалами необходимо только выставить правильное давление воздуха и настроить оптимальную мощность. Кроме того, не нужно специально подготавливать и очищать металл. Аппаратура одинаково режет и ржавую, и окрашенную, и грязную поверхности.
Высокое качество и точность реза – предлагаемое в настоящее время оборудование дает возможность выполнять рез минимальной ширины, кромки металла не будут иметь наплавов и грата, а также перекаливания. Это дает возможность в большинстве случае обойтись без дополнительной обработки заготовок. Аппаратура обеспечивает меньшую зону нагревания металла, чем в ходе работы автогеном, что позволяет избежать деформации даже тонких деталей.
Безопасность процесса – при работе не используются баллоны с газом.
Экологичность – за счет снижения уровня загрязнений происходит сохранение природы.

Экономическая составляющая процесса сводится к рентабельности в зависимости от объемов производства. При больших показателях плазменная резка становится эффективнее механической или кислородной. В остальном же следует обращать внимание на суммарную трудоемкость того или иного процесса. Примером может служить фигурный рез, который необходимо сделать в листе большой толщины. Его можно выполнить автогеном, но дальнейшая обработка заготовки (шлифовка кромок) отнимет много сил и времени.

3 недостатка плазменной резки

Помимо достоинств, у плазменной рези есть и недостатки. Во-первых, чрезвычайно небольшая толщина обрабатываемого материала, самые мощные из аппаратов способны разрезать металл толщиной не более 80–100 мм. В сравнении с ней кислородный способ резки допускает раскрой стали и чугуна толщиной до 500 мм.

Во-вторых, наличие чрезвычайно жестких требований, не допускающих отклонения от перпендикулярности реза. Угол отклонения в 10– 50° (зависит от толщины материала) не должен быть превышен. В противном случае рез значительно расширится, а расходные материалы будут быстро изнашиваться.

В-третьих, используемое оборудование настолько сложно, что у мастера нет возможности применения сразу двух резаков. Это можно делать при более простой резке штучным электродом.

6 технических возможностей плазменной резки металла

Возможности плазменной резки с успехом используются во многих областях промышленного производства. Данная технология может быть применена практически ко всем материалам, скорости работы могут быть любыми, как и достаточно большой диапазон разрезаемых толщин.

Плазменная обработка листов металла – незаменимый способ резки для листового материала небольшой толщины. Ручная плазменная резка дает возможность делать приборы небольшого размера, которые имеют малые вес и энергопотребление. Плазмой можно разрезать большинство материалов, в список которых входят бронза и сталь, чугун и латунь, титан и медь, а также алюминий и сплавы с этими металлами. А вот на толщину металла надо обращать большое внимание, она связана с его теплопроводностью. При высоком показателе толщина разрезаемого материала уменьшается, а при низком возрастает.
Плазменная обработка стали – плазмой режется сталь самой разной толщины. Ей подвластна даже нержавейка, чего не скажешь о кислородной резке. Грот при работе практически не образуется, это дает возможность резать качественно и быстро. Плазменная резка ускоряет процесс производства узких продольных полосок стали (штрипсов) и листов определенного размера из рулонной стали.
Плазменная обработка чугуна – для данного материала это самый эффективный способ резки. Он экономичен и быстр, что дает ему преимущества перед обработкой посредством газа и болгарки. В тяжелой промышленности плазменную резку чугуна использовать чрезвычайно выгодно и предпочтительно, к примеру, для обработки большого количества лома, скопившегося в цехе и нуждающегося в разборке и транспортировке. Плазма глубоко режет металл, что дает возможность использовать метод в самых трудоемких задачах.
Плазменная обработка труб – самым удобным оборудованием для этой цели являются труборезы с центраторами. Они дают значительно большую четкость обработки металла, чем классическое оборудование для резки труб, например, в сравнении с автогенной газовой резкой. Помимо основных функций, аппаратура плазменной резки труб способна проводить подготовку поверхности материала к работе, снимать фаску, зачищать швы, разделывать кромки. Для удобства и точности перемещения вдоль трубы на аппараты установлены специальные приводы.
Плазменная обработка отверстий – достаточно частый процесс, который происходит на металлообрабатывающих производствах. Отверстия для болтовых соединений изготавливают на самых современных станках плазменной резки. Причем их качество не ниже, а иногда и выше, результатов лазерной или гидроабразивной резки.
Плазменная фигурная обработка материалов – относится к художественным видам резки, выполняется на специальном оборудовании. Применяется как в строительстве, так и в иных сферах производства. Фигуры и детали разной степени сложности могут быть получены благодаря применению станков с ЧПУ со специально написанными программами.

Сложная контурная резка доступна для заготовок толщиной не более 100 мм. Важной особенностью является независимость результата от таких негативных факторов, как грязь, ржавчина, краска или цинковое покрытие листов металла. Детали нагреваются до +30 000 °С, но только локально. Данная температура способна расплавить любой из металлов.

Сферы применения плазменной резки металла

Существует ряд неоспоримых преимуществ данного способа резки материалов. Это высокая скорость и производительность, универсальность (раскрой любых материалов), сравнительно невысокая стоимость.

По этой причине плазменная резка стала пользоваться большой популярностью в таких отраслях промышленного производства, как:

строительство судов;
обработка металлов;
промышленное и гражданское строительство;
автомобилестроение;
машиностроение (тяжелое);
самолетостроение;
металлургическая промышленность;
создание металлических конструкций.

Впрочем, ее использование не ограничивается вышеперечисленным. Плазменную резку можно применять для производства мебели и торгового оборудования (особенно высокотехнологичного), а также рекламных конструкций. Услуги по резке плазмой на станках с ЧПУ востребованы в сфере ЖКХ, а также в различных частных мастерских.

Подводя итог перечислениям сфер применения и возможностей плазменной резки, можно сказать, что она нужна практически везде: и на крупных государственных предприятиях, и в маленьких компаниях, специализирующихся на обработке деталей или ковке. Ей подвластны любые металлы, в том числе тугоплавкие, а также цветные и черные, что значительно расширяет возможность использования плазменной резки.

От чего зависит стоимость плазменной резки

Возвращаясь к преимуществам плазменной резки, напомним, что основными из них являются низкая себестоимость работ на единицу длины реза, высокая производительность, а также дешевое обслуживание всего комплекса оборудования. Это дает низкую стоимость работ.

Цена проведения плазменной резки зависит от:

сложности вырезаемого изделия;
параметров заготовки;
размеров поверхности обработки.

Качественный результат плазменной резки выражается в обработке кромок с высокой точностью. Края получаются практически идеальными, что достижимо при данном виде обработки. Но требуется работа высококвалифицированного и сертифицированного специалиста, чей труд дороже. Это выливается в достаточно высокую стоимость изделия.

Почему только профессионал способен выполнить эту работу? Потому что на конечный результат влияют два важных фактора: выбор аппаратуры для резки и опыт мастера. И это еще без учета опасности и сложности процесса.

Для проведения резки специалист обязан знать и неукоснительно применять правила техники безопасности при работе, а также владеть знаниями особенностей оборудования и технологии. Кроме того, само оборудование должно находиться в специально подготовленном помещении, соответствующем всем нормам. Требования к такому цеху высокие, поскольку он относится к классу повышенной опасности.

Итак, для получения продукции высокого качества требуется воспользоваться услугами профессионалов, работающих на самом современном оборудовании, расположенном в специально подготовленном помещении.

Что такое плазменная резка металлов?

Плазменная резка на сегодняшний день считается одним из наиболее эффективных способов прямолинейного и фигурного раскроя металла. Позволяет выполнять резание всех видов сталей, алюминия, меди, чугуна, титана, листового и профильного проката, осуществлять скос кромок под определенным углом.

Характерные преимущества процесса

Плазменная резка металла характеризуется такими особенностями:

Высокая производительность. В 5-10 раз выше скорость раскроя сравнительно с газокислородным способом. Уступает по данному параметру лишь лазерному резанию.
Универсальность. Возможен раскрой практически любого материала, достаточно установить оптимальные параметры процесса – мощность и давление газа.
Качество подготовки не имеет особого значения – лакокрасочное покрытие, грязь или ржавчина на металле для плазменной резки не страшны.
Повышенное качество и точность. Современные агрегаты обеспечивают минимальную ширину реза, относительно чистые без чрезмерного количества окалины на кромках – в большинстве случаев не нуждаются в дополнительной механической обработке и даже зачистке.
Небольшая зона термического влияния способствует минимизации деформации вырезаемых заготовок в результате воздействия повышенной температуры.
Возможность фигурной вырезки сложных геометрических форм.
Безопасность процесса в отличие от газо-кислородной резки, где присутствуют баллоны со сжатым кислородом и горючим газом.
Агрегаты для плазменной резки металла просты в обслуживании и эксплуатации.

Что представляет собой процесс плазменной резки металла?

Плазма – токопроводящий ионизированный газ высокой температуры. Образуется струя в специальном устройстве – плазмотроне. Он состоит из таких основных элементов:

Электрод (катод) – оснащен вставкой из материала с высокой термоэлектронной эмиссией (гафний, цирконий), которая выгорает в процессе эксплуатации и при выработке более 2 мм требует замены.
Механизм закрутки газового потока.
Сопло – как правило, изолированное от катода специальной втулкой.
Кожух – защищает внутренние компоненты от брызг расплавленного металла и металлической пыли.

Источник питания воздушно-плазменной резки имеет 2 провода – анод (с положительным зарядом) и катод (с отрицательным зарядом). «Плюсовой» провод подсоединяется к разрезаемому металлопрокату, «минусовой» – к электроду.

В начале процесса плазменной резки металла поджигается дежурная дуга между катодом и наконечником, которая выдувается из сопла, а при касании к обрабатываемому изделию образует уже режущую дугу.

При заполнении формирующего канала в плазмотроне столбом дуги в дуговую камеру под давлением в несколько атмосфер начинает подаваться плазмообразующий газ, который подвергается нагреву и ионизации, что способствует его увеличению в объеме. Это ведет к его истеканию из сопла с большой скоростью (до 3 км/сек.), а температура дуги в этот момент может достигать от 5000 до 30000 °C.

Небольшое отверстие в сопле сужает дугу, что способствует ее направленному воздействию в определенную точку на металле, который практически мгновенно нагревается до температуры плавления и выдувается из зоны реза.

После прохождения плазмотроном по заданному контуру получается заготовка необходимых размеров и формы с ровными кромками и минимальным количеством окалины на них.

Плазмообразующие газы для раскроя различных металлов

Для плазменной резки металлов могут использоваться как активные, так и неактивные газы. Их выбор осуществляется в зависимости от разновидности металла и его толщины:

Азотоводородная смесь предназначена для меди, алюминия и сплавов на их основе. Максимально возможная толщина – 100 мм. Неприменима для титана и всех марок сталей.
Азот с аргоном используется в основном для плазменной резки высоколегированных марок сталей, толщина которых не превышает 50 мм, но не рекомендована смесь для черных металлов, титана, меди и алюминия.
Азот. С его помощью выполняется раскрой сталей с низким содержанием углерода и легирующих элементов толщиной до 30 мм, высоколегированных – до 75 мм, меди и алюминия – до 20 мм, латуни – до 90 мм, титана неограниченной толщины.
Сжатый воздух. Оптимально подходит для воздушно-плазменной резки черных металлов и меди толщиной до 60 мм, а также алюминия – до 70 мм. Не предназначен для титана.
Смесь аргона с водородом – раскрой сплавов на основе алюминия и меди, сталей с большим содержанием легирующих элементов толщиной свыше 100 мм. Не рекомендуется использовать для низкоуглеродистых, углеродистых, низколегированных марок сталей и титана.

Но недостаточно просто подключить баллон с необходимым плазмообразующим газом, так как от его состава зависят многие технические характеристики оборудования:

мощность и внешние (статистические и динамические) характеристики источника питания;
циклограмма аппарата;
способ крепления катода в плазмотроне, а также материал, из которого он изготовлен;
тип конструкции механизма охлаждения для сопла плазмотрона.

Советы по плазменной резке цветных и легированных металлов:

При ручном раскрое высоколегированных марок сталей в качестве плазмообразующего газа рекомендуется использовать азот.
Для обеспечения стабильного горения дуги при ручном резании алюминия аргоноводородной смесью в ней должно содержаться не более 20 % водорода.
Латунь лучше всего режется азотом и азотоводородной смесью, а также характеризуется более высокой скоростью раскроя.
Медь после разделительного резания в обязательном порядке подвергается зачистке по плоскости реза на глубину 1-1,5 мм. К латуни данное требование не относится.

Области применения плазменной резки

Благодаря высокой производительности, универсальности и доступной стоимости плазменная резка металлов пользуется огромным спросом во многих отраслях промышленности:

металлообрабатывающие предприятия и компании;
авиа-, судо- и автомобилестроение;
строительная промышленность;
предприятия тяжелого машиностроения;
металлургические заводы;
изготовление металлоконструкций.

Все сферы использования перечислить просто невозможно – ручные аппараты и автоматические машины для плазменной резки металлов можно встретить практически повсеместно. Их применяют как крупные заводы по изготовлению металлоконструкций, так и небольшие фирмы, специализирующиеся на художественной ковке и обработке деталей.

Особое место среди данного оборудования занимают машины для плазменной резки металлов с ЧПУ – они сводят к минимуму человеческий фактор, значительно повышают производительность. Но основным их преимуществом является сокращение расхода металлопроката благодаря возможности создания специальных программ. Высококвалифицированные технологи разрабатывают карты раскроя, представляющие собой виртуальный лист металла определенных размеров, на котором они максимально плотно укладывают заготовки с учетом ширины реза и многих других параметров процесса с целью более рационального использования металлопроката.

Тонкости процесса раскроя металла

Для получения качественной заготовки в процессе плазменной резки требуется поддержание постоянного расстояния между соплом и разрезаемым металлом – как правило, в пределах 3-15 мм. В противном случае возможно увеличение ширины реза, зоны термического влияния, несоответствие заготовки заданным размерам.

Ток в процессе работы должен быть минимальным для определенного материала и толщины. Завышенные его значения и, соответственно, повышенный расход плазмообразующего газа являются причиной ускоренного износа катода и сопла плазмотрона.

Самая сложная операция в процессе плазменной резки металла – пробивка отверстий. Это вызвано большой вероятностью образования двойной дуги и поломкой плазмотрона. Пробивка производится на увеличенном расстоянии между катодом и анодом – между соплом и поверхностью материала должно быть 20-25 мм. После сквозной пробивки плазмотрон опускается в рабочее положение.

Плазменная резка — вид плазменной обработки материалов, при котором в качестве режущего инструмента вместо резца используется струя плазмы .

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.

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.

Читайте также: