Плазматроны для резки металла

Обновлено: 27.09.2024

Плазматроны – устройства для плазменной резки металла, которая считается одним из самых эффективных способов раскроя профильного и листового металлопроката. С ее помощью режут черные и цветные виды металлов. Также этот метод используется для скоса кромок перед сваркой толстостенных заготовок.

Что это такое?

Плазмотрон представляет собой устройство для генерации плазмы – ионизированного газа с квазинейтральными свойствами, используемого для обработки металлов. В его конструкции электрический ток и плазмообразующий газ используются для образования и стабилизации плазменной струи.

Рисунок 1. Плазматроны для ручных аппаратов и агрегатов с ЧПУ

Конструкция

Конструктивно плазмотроны для резки листового металла и металлических заготовок состоят из таких компонентов:

сопло;
электрод;
элемент для завихрения воздушного потока (завихритель);
фторопластовый корпус;
гайка сопла;
изоляционная втулка;
электродный узел;
кожух.

Рисунок 2. Стандартная конструкция плазмотрона

Устройство

Назначение основных элементов плазмотрона:

Сопло – представляет собой наконечник резака, служит для формирования формы плазменной струи. Обычно изготавливается из меди, конструкция определяется разновидностью машины для плазменной резки.

Фото 3. Внешний вид сопла

Электрод (катод) – используется для поджига и подержания плазменной дуги. Производится из тугоплавкого металла и имеет вставку из циркония или гафния. Подбирается в зависимости от оборудования и разрезаемого материала.

Фото 4. Внешний вид катода

Завихритель (диффузор) – необходим для увеличения давления и замедления потока плазмы в ходе процесса резки.

Фото 5. Завихрители

Принцип действия

Принцип работы плазмотронов заключается в подаче плазмообразующего газа в разрядную камеру (здесь происходит его ионизация) и вынесении плазменной струи за пределы промежутка между соплом и катодом на поверхность разрезаемого металла.

Рисунок 6. Конструктивная схема работы плазматрона с водяным охлаждением

Процесс плазменной резки начинается с поджига дежурной (пилотной) дуги между катодом и соплом в результате подачи высокого напряжения. Она служит для создания основной (режущей) дуги при касании к металлической заготовке.

Небольшое отверстие в сопле формирует плазменную струю направленного действия, истекающую со скоростью до 3 км/секунду. При этом температура струи достигает 5000-30000 °C. Направленное воздействие плазмы обеспечивает мгновенный нагрев металла до его плавления и выдувает из зоны реза.

Для получения детали заданных размеров и формы плазмотрон направляется по определенному контуру. При резке важно поддерживать постоянный зазор между разрезаемым материалом и соплом, что позволяет получить ровные кромки с минимальным количеством шлака и окалины.

Фото 7. Процесс вырезания заготовок сложной конфигурации машиной с числовым программным управлением

Сфера применения, плюсы и минусы плазменной резки

Плазмотроны широко применяются в таких отраслях:

тяжелое машиностроение;
автомобиле-, авиа-, судостроение;
металлургия;
заводы и фирмы по металлообработке;
предприятия и компании по изготовлению металлоконструкций;
строительная промышленность.

Технология плазменного раскроя металла обладает множеством преимуществ:

Большая скорость резки – в 5-10 раз выше по сравнению с газокислородным резанием.
Быстрый прожиг материала – время прожига стального листа толщиной 15 мм составляет в пределах 2 сек.
Минимальная зона термического влияния – исключает вероятность деформации заготовок, что особенно актуально при резании тонколистового металла.
Повышенное качество реза – струя плазмы минимизирует количество окалины и шлака, поэтому дополнительная обработка кромок обычно не требуется.
Высокая точность – минимальная ширина реза и применение специальных приспособлений для автоматизации позволяют получить заготовки с максимально точной конфигурацией и размерами.
Универсальность – этот метод применяется для фигурного и прямолинейного резания сталей любых марок, цветных металлов, а также их сплавов.
Возможность автоматизации – можно купить как ручной аппарат, так и более производительную машину с ЧПУ.
Простота в обслуживании и эксплуатации.

В отличие от воздушно-дуговой резки, где рабочие параметры определяются скоростью истекания воздуха в минуту и видом используемого газа, стабильность процесса раскроя струей плазмы и качество реза зависят от правильного выбора плазмообразующего газа, силы тока, поддержания постоянного зазора между соплом и обрабатываемым материалом.

Фото 8. Процесс вырезания деталей ручным плазморезом

Порядок эксплуатации

Изначально нужно подготовить плазморез к работе – в зависимости от вида он работает от сети 220 или 360 В. Последовательность подготовки следующая:

Качественный рез без наплывов и окалины возможен только при условии правильного выбора силы тока. Подбирается она с учетом вида разрезаемого металла и толщины. Зависимость силы тока для разрезания заготовок толщиной 1 мм из таких материалов:

Конструкционная сталь и чугун – 4 А.
Цветные металлы и их сплавы – 6 А.

Также на качество реза влияет и скорость ведения резака. Она может достигать 0,2-2 м/минуту и зависит от толщины, вида материала, установленной силы тока. В автоматизированном оборудовании скорость задается программой, а при ручном процессе за это отвечает резчик.

Перед началом работы нужно продуть плазмотрон для удаления инородных частиц и конденсата – для этого следует нажать кнопку поджига и выждать примерно полминуты. Затем можно поджигать дежурную дугу, она горит до 2 секунд, после чего зажигается рабочая плазменная дуга.

Важным моментом при плазменной резке является поддержание постоянного расстояния между соплом и обрабатываемым металлом (обычно 1,6-3 мм) – это влияет на стабильность горения рабочей дуги и качество реза. Однако в продаже есть специальные направляющие для ручных резаков, что значительно облегчает рабочий процесс и увеличивает производительность труда.

Фото 9. Направляющее приспособление для поддержания постоянного зазора между соплом и заготовкой.

При работе сопло резака должно быть расположено перпендикулярно разрезаемому металлу или под небольшим углом (отклонение до 10-50°) при раскрое материалов толщиной до 25 % от максимально допустимой для конкретного оборудования. Такой прием позволит минимизировать риски деформации тонколистовых заготовок.

Виды плазморезов

Плазмотроны для плазменной резки металлов выпускаются разных модификаций по типу резки, поджига дуги, с различными рабочими параметрами.

Плазморезы по типу резки

По виду резки различают ручные аппараты и автоматические машины с ЧПУ. Здесь все зависит от выполняемых работ, максимальной толщины разрезаемого металла.

Плазморезы для ручной резки

Плазмотроны для ручной резки применяются в разных отраслях деятельности – от небольших автомастерских до промышленных предприятий. Процесс раскроя предполагает ведение резака вручную – т.е. резчик самостоятельно регулирует скорость реза.

Фото 10. Ручная плазменная резка

Ручной процесс резания не обеспечивает такой высокой точности и производительности, как автоматический. Однако аппараты более компакты, что обеспечивает возможность их транспортировки. Инверторные устройства можно переносить даже вручную, так как их вес не превышает 15-20 кг.

Плазморезы для автоматической резки

Плазматроны для автоматической резки отличаются конструкцией – она зависит от типа оборудования, на которое будет устанавливаться устройство. Автоматический процесс раскроя отличается повышенной производительностью, обычно выполняется на специальном столе, на который укладываются листы разрезаемого металла. Также машины бывают портативного типа для резания небольших заготовок. Управляются ЧПУ (числовым программным управлением), что минимизирует человеческий фактор.

Фото 11. Автоматическая плазменная резка

высокая скорость резания;
повышенная точность и качество реза;
автоматизированная настройка рабочих параметров (силы тока, давления газа, расстояния между соплом и заготовкой) с учетом толщины и марки металла.

Плазморезы по типу используемого газа

Плазмотроны работают с разными газами – инертными, восстановительными, химически активными и их смесями. Выбираются они в зависимости от марки обрабатываемого металла:

Сжатый воздух – черные металлы и медь толщиной до 60 мм, алюминий до 70 мм.
Азот – алюминий и медь толщиной до 20 мм, малоуглеродистые низколегированные стали до 30 мм, с высоким содержанием легирующих элементов до 75 мм, латуни до 90 мм, титан неограниченной толщины.
Азотоводород – медь, алюминий и их сплавы толщиной до 100 мм.
Смесь на основе азота и аргона – высоколегированные материалы толщиной до 50 мм.
Аргон и водород – высоколегированные стали, алюминиевые и медные сплавы толщиной до 100 мм.

Плазморезы по типу поджига дуги

Производятся с дугой прямого и косвенного действия. Дуга прямого действия возбуждается в результате протекания электрического тока между катодом (неплавящимся электродом) и анодом, в качестве которого выступает металлическая заготовка. Дуга косвенного действия поджигается между катодом и соплом, но такие устройства применяются гораздо реже.

Рисунок 12. Схемы плазмотронов прямого и косвенного действия

Плазморезы по типу охлаждения

Охлаждение плазмотронов может быть следующих типов:

Водяное – оборудуются в основном профессиональные модификации, непрерывно работающие на протяжении длительного времени. Циркуляция жидкости в них обеспечивается специальным насосом.
Воздушное – оснащаются полупрофессиональные и бытовые модели. Внутренние элементы горелок охлаждаются за счет прохождения сжатого воздуха или газа по каналам. Такие устройства отличаются меньшим ПВ, в процессе работы требуются перерывы.

Как выбрать плазморез?

Выбор плазматрона для резки металла выполняется по рабочим характеристикам с учетом выполняемых работ (габаритов, толщины и типа металлопроката).

Толщина разрезаемого металла и сила тока

Предполагаемая толщина обрабатываемого металла влияет на номинальную силу тока оборудования – например, чтобы резать черный металл и нержавейку, на каждый 1 мм толщины нужно 4 А мощности. Поэтому для раскроя листовой конструкционной стали 10 мм нужно выставить рабочий ток в 40 А. При этом покупать плазморез лучше с небольшим запасом по мощности.

Продолжительность включения

ПВ или продолжительность включения определяет время непрерывной работы устройства. Если в технических характеристиках плазмореза указано ПВ 60 %, то это значит, что из рабочего цикла 10 минут он может непрерывно работать 6 минут. При превышении этого порога вероятен перегрев и выход из строя.

Рекомендуемые значение ПВ в зависимости от сферы применения:

Бытовые нужды – достаточно ПВ 40 %.
Мастерские, небольшие компании по металлообработке – ПВ 60 %.
Крупные заводы, предприятия по изготовлению металлоконструкций – ПВ 80-100 %.

Необходимая мощность компрессора

От мощности компрессора напрямую зависит стабильность процесса плазменной резки. Поэтому аппарат должен обладать большей на 20-25 % производительностью, чем указано в паспорте плазмореза. Также желательно, чтобы он был оборудован масловлагоотделителем для исключения влияния конденсата и примесей на качество плазмы.

Длина шлангпакета

Длина шлангпакета может составлять от 1,5 до 8 и более метров, поэтому при выборе нужно руководствоваться габаритными размерами металлопроката, с которым предполагается работать.

Видео о том, как выбрать плазморез

Лучшие плазморезы

Группа компаний ПУРМ производит надежные устройства разного назначения, рассчитанные на интенсивную эксплуатацию даже в суровых климатических и производственных условиях:

Ручные полупрофессиональные инверторные – КЕДР CUT 40 и CUT 40В

Фото 13. Инверторный плазморез типа КЕДР

Ручные профессиональные инверторные – ПУРМ-70А и ПУРМ-120А.

Фото 14. Инверторное устройство ПУРМ-70А

Ручные профессиональные трансформаторные – от ПУРМ-140 до ПУРМ-400.
Автоматические машины с ЧПУ – «OPTITOME 15», Диагональ, Вертикаль, Нормаль, Параллель и др.

Фото 15. Машина для плазменной резки OPTITOME 15 с ЧПУ

Каждый из плазморезов имеет свои преимущества и предназначен для плазменной резки металла с разной толщиной и характеристиками.

Есть вопрос?

Добрый день, нам понравилось ваше описание плазменной резки, у нас возникла проблема
плазменная струя отклоняется от вертикали и получается косой рез , автоматическая резка, в чем причина
помогите понять нигде найти не можем
с уважением Александр

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.

Принцип работы плазмотрона для резки металла

Металл режется посредством болгарки, газокислородного резака, электродуговой сваркой, рубится на гильотине. Современные способы — обработка лазером или плазмой. Последняя, представляет собой скоростной поток высокотемпературного газа. Раскрой металла ионизированным газом применяется в промышленности и для решения частных задач. В этом случае используется плазмотрон для ручной воздушно-плазменной резки.

Плазмотрон — что это

Устройство, в котором образуется плазма, называется плазмотроном. Или, другими словами, — плазмогенератор. Плазма — среда, состоящая из отрицательных и положительных радикалов, ионизированный газ. Имеет квазинейтральные свойства. То есть, в малом объёме, по сравнению с общей субстанцией, обладает нулевым зарядом.

Существуют два основных вида устройства плазмотрона:

прямого действия;
косвенного действия.

В первом виде, деталь является частью электрической сети. Катод — это головка плазмотрона, анод — заготовка. Между ними возникает электродуга и протекает плазменный разряд.

Во втором виде, дуга горит внутри плазмотрона. Обработка детали осуществляется только плазменной струёй.

стержневой вольфрамовый (графитовый) катод;
дуговая камера с вихреобразователем для создания плазмы;
сопло, — разгоняет поток ионизированного газа, формирует его толщину;
элементы подвода газа, охладителя (вода);
электрокабель.

Рабочим телом выступает воздух или различные газы. Пароводяной плазмотрон для охлаждения использует воду, которая, после регенерации, превращается в пар и направляется в вихревую камеру.

Принцип работы плазмотрона:

Газ (воздух) под высоким давлением, проходя вихреобразователь, попадает в дуговую камеру.
Между электродом и соплом зажигается первичная (дежурная) дуга. Она необходима для создания основной, рабочего электроразряда. Дежурная дуга не касается стенок сопла из-за вихревого потока газов.
За счёт выделенного тепла и высокой температуры образуется ионизированный газ (плазма).
Скорость потоку придаёт сопло.

Электродуга разогревает металл, плавит его. Удаление расплава осуществляется высокоскоростным потоком ионизированного газа, или смеси водорода и кислорода, если используется пароводяной плазмотрон.

Резка металла осуществляется различными типами плазмотронов:

воздушно-плазменный;
газоплазменный;
индукционный (высокочастотный);
комбинированные;
пароводяной плазмотрон.

Воздушно-плазменный резак

Рабочая среда — подготовленный атмосферный воздух. Используется для резки чёрных металлов. Отличается наиболее простой конструкцией среди аналогов.

Плазмотрон для ручной воздушно-плазменной резки входит в состав агрегатов, работающих от сети 220V или 380V. Оснащается упором для обеспечения оптимального расстояния между резаком и поверхностью заготовки. Сделано это для того, чтобы не уставала рука оператора. В противном случае, линия реза получается неровной со значительной шероховатостью

Газоплазменный резак

Рабочее тело для образования плазмы — различные газы:

Пароводяной плазмотрон работает на воде (водяном паре).

Индукционный резак

Разновидность высокочастотного устройства. Используется принцип индуктивно-связанной плазмы. Для получения такого разряда используется переменное магнитное поле, создаваемое индукционной катушкой. Частота колебаний находится в диапазоне 1-100МГц.

Для прохождения высокочастотной мощности, головка плазмотрона выполняется из диэлектрика. Например, используется кварцевый материал (стекло) или керамика. Это позволяет в качестве рабочего тела применять не только воздух, но и кислород, азот, аргон, водяной пар.

Индуктивно-связанная плазма характеризуется:

высокой плотностью электронов;
температурой ~ 6000K, — любое вещество переходит в атомарное состояние.

Высокая концентрация электронов и положительных ионов даёт преимущество при поверхностной обработке металлов, например, травлении. Индуктивная катушка находится вне активной зоны горения. Такое разделение позволило использовать для охлаждения воздух.

Индукционный плазмотрон — специфическое оборудование, применяемое для решения узких задач. С его помощью получают чистые порошковые металлы.

Комбинированные аппараты

Представляют собой симбиоз электрической дуги и токов высокой частоты. Магнитное поле используется для сжатия электрического разряда.

По стабилизации электродуги плазмотроны подразделяются на типы:

Функция стабилизации влияет на сжатие электродуги, направление вдоль оси электрода и в отверстии сопла.

Газовые устройства

Одна из самых простых и распространённых схем. Принцип основан на сжатии столба дуги плазмообразующим газом. Кроме этого, реализуется охлаждение стенок. Головка плазмотрона работает в щадящих условиях.

Водяные устройства

Пароводяной плазмотрон использует в качестве рабочего тела паровой газ. Водяная система, с учётом регенерации пара, позволила добиться высокой степени сжатия столба электродуги. Температура достигла 50000°C. В конструкции применён графитовый электрод, подающийся в зону горения автоматически. Ускоренному сгоранию углерода способствует наличие высокотемпературного водяного пара.

Несмотря на усложнение конструкции, паровой плазменный резак, является одним из самых востребованных устройств.

Водоохлаждаемая головка резака — вторая конструкция (после воздушной), применяемая умельцами при конструировании своими руками модели плазменного резака.

Магнитные резаки

Магнитная система менее эффективна, по сравнению с предыдущими. Но, преимущество — это регулировка сжатия электродуги без потери рабочего тела (газа).

Наряду с обычными сварочными аппаратами и газокислородной резкой, несмотря на существенную цену, всё большее количество умельцев осваивает сборку плазмотрона. Мы будем признательны, если вы поделитесь своим опытом, расскажете о своих самоделках. Для этого на сайте есть блок для комментариев.

Преимущества мобильных плазменных резаков

В этой статье мы поговорим о видах плазменных резаков, их назначении, функциональных отличиях, а также дадим рекомендации по выбору аппарата.

Резка металла — процедура с которой мы так или иначе сталкиваемся в строительстве, сантехнике, ремонте автомобилей, декоративной ковке и монтаже конструкций. Обычно, для резки используется ножовка по металлу или болгарка. Предлагаем вам обратить внимание на плазморез — сложный, но намного более удобный инструмент. В этой статье мы поговорим о видах плазморезов, их назначении, функциональных отличиях, а также расскажем, что такое циркуль для плазмореза и как с его помощью делать вырезы идеальной формы.

Принцип работы устройства

Для начала давайте рассмотрим, как работает инверторный плазменный резак. В основе горелки — синтез плазмы. В специальном канале создается электрическая дуга, через которую под высоким давлением подается воздух. Воздух со скоростью до 3-х километров в секунду продувает плазму, и происходит ионизация воздушного потока. Электрическая дуга проходит через ионизированную среду. При этом, температура плазмы достигает 30 тысяч градусов по Цельсию. Плазменный поток прожигает металл, попутно выдувая из него расплавленные частицы.

Конструкция аппарата воздушно плазменной резки состоит из следующих элементов:

Источник питания для плазмореза (трасформатор, реже — сварочный инвертор);
Генератор плазмы подключенный к источнику питания и заземлению (плазмогенератор);
Головка резака (его также называют плазмотроном);
Компрессор для плазмореза, который подает воздух на плазму;

Плазменный резак полностью безопасен для человека при соблюдении техники безопасности. В плазморезе не используются баллоны с газом, как при газорезке, а только кислород. Это значит, что опасность возгорания намного ниже.

Преимущества ручного плазмореза

Когда речь заходит о резке металла, многие традиционно делают выбор в пользу болгарки, пилы по металлу и газорезке. Это объясняется низкой ценой инструмента, простотой в эксплуатации и относительно неплохим качеством конечного продукта. Но те, кто однажды взял в руки плазменный резак, вряд ли в будущем снова обратятся к механической резке. Давайте рассмотрим основные преимущества плазмореза:

Срез высокого качества;
Не нужны подготовительные работы;
Вы не рискуете искривить заготовку;
Возможность делать изделия любой геометрической формы;
Широкий диапазон металлов для резки;
Скорость резки;

Ниже мы рассмотрим каждый из пунктов подробнее:

Высококачественный срез. Болгарка оставляет множество заусенцев и диском в ряде случаев невозможно сделать ровный срез. Тогда мы обращаемся к автоматической пиле по металлу, но проблема не решается. Газорезка не спасает, ведь после нее приходится исправлять множество наплывов. Аппарат для плазменной резки не оставляет ни заусенцев ни окалин. После плазмы редко требуется доработка
Отсутствие необходимости в подготовительных работах. Резать болгаркой металл со следами краски или ржавчины — сомнительное удовольствие. Мелкие осколки травмируют кожу, а пыль и грязь не дают следить за качеством среза. В то же время, принцип работы плазмореза таков, что подготовительные работы не требуются вовсе.
Минимальный риск искривить заготовку. Плазма, как и механическая резьба, разогревает металл. Но поверхность нагревается лишь в очень малом радиусе от линии среза. Металл остается жестким и риск искривить изделие минимален.
Отсутствие ограничений в геометрических решениях. Болгаркой сложно сделать фигурный вырез за счет геометрии диска. Резка металла плазморезом чем-то похожа на работу с фрезой. Поэтому, он легко справляется там, где нужна фигурная резка. Например, в декоративной металлообработке.
Возможность работы практически с любым металлом. Механическим способом легко резать мягкие металлы, такие как медь или аллюминий. Немного сложнее — сталь и чугун. И практически невозможно резать твердые металлы, такие как титан. Плазма легко справляется с любыми металлами и сплавами.
Высокая скорость обработки изделия. При резке металла толщиной до 10 миллиметров, преимущества плазмы не так очевидны. Но в случае обработки металлов большей толщины, скорость резки, по сравнению с механическим способом возрастает до 10 раз.

Конечно, говоря о преимуществах, нельзя оставлять в тени и недостатки. Их меньше, но о них также необходимо знать.

Недостатки ручного плазмореза

Основные минусы устройства обусловлены его задачами и сферой применения. В целом, выделяют такие недостатки:

Необходимость калибровки силы тока. Для разных металлов и изделий разной толщины должна выставляться отдельная сила тока. Ее легко рассчитать, но ошибка в расчетах, или пренебрежение ими неприятно сказывается на конечном результате.
Требования к углу резки. Головка аппарата воздушно плазменной резки должна располагаться строго перпендикулярно заготовке. Допустимое смещение — 10 градусов. При смещении угла увеличивается толщина реза и возникает риск того, что результата достичь не удастся. Если нужна резка под углом, то лучше воспользоваться альтернативой. Например, угловой шлифмашиной.
Ограничения по толщине металла. Промышленный аппарат для плазменной резки металла обгоняет любой вид механической резки по толщине реза. Толщина заготовки может достигать 100 миллиметров. Если нужна большая толщина, стоит обратиться к кислородным резакам.
Необходимость в перерывах при работе. Плазморез не может работать постоянно. У каждого аппарата есть показатель продолжительности включения. Он указывается в процентах. Если показатель продолжительности включения 60%, то после трехминутной работы, нужно дать аппарату остывать 2 минуты. Поэтому, перед тем, как выбрать плазморез, внимательно ознакомьтесь с этой характеристикой.

Как вы могли заметить, минусы устройства легко нивелировать при строгом соблюдении правил работы и исключением использования резака вне его сферы задач. А как добиться правильного угла при резке используя циркуль для плазмореза, мы обсудим ниже.

Как вырезать заготовку круглой формы

Ровный круг легко вырезать на ЧПУ-плазморезе. Но ручным резаком сделать это достаточно тяжело. Циркуль для плазмореза решает эту ситуацию. Циркуль для плазмореза можно купить, но при наличии токарного станка его можно изготовить самостоятельно.

В основе конструкции — магнит, который крепится к металлическому столу или непосредственно к заготовке, (если она магнитится).

На магните установлена шпонка с подшипником или втулкой. На подшипнике крепится подвижная наводящая со съемным керном на конце.

Керном размечается детали будущей заготовки, а затем на место съемного керна вставляется плазморез, и движение повторяется.

Циркуль для плазмореза также позволяет избавиться от необходимости в соблюдении угла в 90 градусов. И плазменная резка, осуществляемая своими руками теперь не будет казаться такой сложной, как раньше.

Схожую конструкцию имеет и линейка для плазмореза с магнитами. Единственное отличие в том, что предназначена она для ровных срезов, а не радиальных, как в случае с циркулем.

Стоит ли доверять отечественному производителю

На данный момент, на рынке спецтехники представлены устройства из Европы, Китая, и стран СНГ. Если нужны большие промышленные резаки, то следует обратить внимание на изделия завода «Патон». Среди малогабаритных устройств выбор также не велик. Одним из самых привлекательных отечественных вариантов является плазменный резак марки «Горыныч».

Аппарат не самый мощный, но неожиданно мобильный и легкий. Давайте рассмотрим его преимущества на примере модификации ГП37-10:

Малая потребляемая мощность (2,5 кВт);
Может работать от розетки или автономного дизельного генератора;
Общий вес конструкции 4,5 килограмм;
Вес горелки 900 граммов;
Многофункциональность;

На последнем пункте следует остановиться подробнее. По заявлению производителя, аппарат режет все негорючие материалы, его можно использовать не только как аппарат для совершения плазменной резки и сварки, но и для пайки, а также в качестве нагревателя для мини-кузницы. Ставка на малый вес и низкую мощность играет злую шутку с «Горынычем». Рабочая температура не превышает 6 тысяч градусов по Цельсию. Поэтому носить «Горыныч» все же получается быстрее, чем работать с ним.

Неплохие китайские плазморезы

Конструкция аппарата воздушно плазменной резки не настолько сложная, чтобы ее воспроизводили с погрешностями. По крайней мере об этом говорят те, кто покупал резаки в Китае. Изделия из этой страны — это отличный выбор при ограниченном бюджете. И когда речь заходит о китайских моделях, чаще всего вспоминают недорогой CUT50p.

Цена такого компрессора в районе 350 долларов. Он способен выдавать ток силой в 10 ампер, весит 13 килограммов и имеет режим работы 60%. (После 6 минут работы делайте перерыв на 4 минуты).

В плюсах нужно отметить следующее:

Легкая горелка;
Наличие расходников в комплекте;
Все собрано в одном корпусе. (данный плазморез со встроенным воздушным компрессором);
Питание 220/110 вольт;
Неплохое соотношение «возможности-цена»;

Минусы очевидны: если сгорит обмотка трансформатора, или устройство окажется с повреждениями, вернуть его уже едва ли удастся.

Но если вы решили приобрести недорогой плазморез с готовым компрессором из Китая, лучше обратить внимание на компанию DWT. Это международная фирма со штаб-квартирами в Китае и Швейцарии. У фирмы есть представительства в России, а значит, и есть куда обращаться за сервисом.

Плазморез базовый инверторный от DWT можно приобрести по цене от 200 долларов и выше.

Газ или плазма?

В среде профессиональной резки металла не существует консенсуса в подходе к инструментам. Одни уверены: для резки наиболее эффективны газовые резаки. Другие — отдают предпочтение плазме из-за безопасности и низкой цены расходников. Данная статья не является исчерпывающей. И возможно, вам есть что добавить. Нам интересно ваше мнение, и мы будем признательны, если вы им поделитесь.

Что нужно знать о плазменной резке металла

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

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

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

Плазменная резка — что это

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

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

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

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

Резак прямого действия

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

Резак косвенного действия

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

Плазмотрон прямого действия

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

Преимущества плазменной обработки

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

Какое оборудование применяют

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

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

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

Используются в домашних мастерских, условиях профессионального производства и строительства:

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

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

Модель бытового плазматрона показана на фото.

Свойства технологии

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

Для плазменно-дуговой резки характерны:

Температура потока. Величины находятся в диапазоне 5000–30000°C. Определяется видом обрабатываемого материала: нижние значения используют для цветных металлов, верхние — для тугоплавких сталей.
Скорость потока. Значения в пределах 500–1500 м/с. Настраивается под определённый вид обработки:
- толщина заготовки;
- вид материала;
- тип распила (прямой или криволинейный);
- длительность работы плазматрона.
- толщина метала и его вид;
- диаметр сопла;
- сила тока;
- расход газа;
- скорость реза.
Качество обработки

Качество реза — важный фактор при обработке металла, особенно, если это плазменная резка труб. Определяется режимом работы, мастерством исполнителя. Плазменно-дуговая резка регламентируется ГОСТ 14792-80. Международный стандарт качества — ISO 9013-2002.

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

Технология плазменной резки металла — это набор нескольких способов. Плазменно-дуговая резка подразделяется:
1. воздушно-плазменный способ резки металла;
2. газоплазменная;
3. лазерно-плазменный способ резки.
Первые два вида схожи по принципу действия, — электродуга плюс ионизированный поток раскалённого газа. Отличие в рабочем теле. В первом случае — воздух, во втором — какой-либо газ или водяной пар.

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

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

Лазерно-плазменная

Представляет собой комбинацию способов раскроя металла на одном станке. Лазерная резка применяется для работ с толщинами до 6 мм. Более размерные листы обрабатываются с помощью плазменно-дуговой резки.

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

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

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

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

Обработка титана

В космической, авиационной, медицинской и других видах промышленности большую популярность завоёвывает титан и его сплавы. Сочетание прочности, малой плотности — основные плюсы этого вещества. Но, этот металл химически активен и тугоплавок.

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

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

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

Читайте также: