Плазменная резка толстого металла

Обновлено: 28.09.2024

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 .

Резка толстого металла плазмой на станке ЧПУ

Плазменная резка толстого металла выполняется на новейших станках с ЧПУ при помощи струи плазмы, а не резца. Суть метода заключается в образовании электрической дуги между электродом и разрезаемым металлом. Качество плазменной резки металлов зависит от соблюдения точных значений скорости, температуры и строгого соблюдения технологического процесса.

Виды плазменной резки металлов.

простая. Для выполнения работ необходим электрический ток и воздух (азот), при этом длина электродуги ограничена. Этот способ подходит для резки нетолстого металлопроката из мягких марок стали. Особенностью технологии является отсутствие заусениц и наличие ровной кромки;
с использованием защитного газа. Преимуществом этого метода плазменной резки является защита среза от неблагоприятного воздействия факторов внешней среды;
с водой. Она охлаждает плазмотрон и в ней испаряются вредные вещества, образующиеся во время работ.

Резка толстых металлических листов может быть разделительной и поверхностной, с применением электрической дуги или струи. Главным отличием струи от дуги является то, что последняя при разрезании входит в часть электроцепи.

Резка плазмой металла: основные преимущества.

Плазменная резка толстых металлов на станках с ЧПУ имеет ряд преимуществ, к которым относится:

возможность резки разных видов металла (черного, цветного или тугоплавкого);
высокая скорость проводимых работ по сравнению с лазерной резкой;
высокая производительность и точная резка металлов независимо от толщины;
плазморезкой можно резать не только металл, но и материалы без содержания железа;
сокращенное время прожига из-за отсутствия необходимости в дополнительном прогреве металла;
гарантия безопасной работы за счет неиспользования взрывоопасных газовых баллонов.

Технологии и особенности плазмотрона.

Технология плазменной резки металлов заключается в нагреве плазмой участка до высокой температуры. В сопле с узким каналом образуется струя плазма, которая имеет высокую температуру. За счет того, что плазма нагревает незначительный участок при резке, то он охлаждается быстрее, чем при использовании других технологий.
При работе с плазморезкой следует подбирать подходящую силу тока, в противном случае, если токи большие, то это приведет к образованию окалины. При лазерной резке металла плазма располагается близко к его краю, после включения дежурной дуги включается рабочая (основная режущая).

Полностью проплавить металл можно при условии наклона плазмы под прямым углом. Резка толстых листов металла по такой технологии возможна инвенторной или трансформаторной плазморезкой. Инвенторная плазморезка характеризуется компактными габаритными размерами, небольшим весом и экономным расходом электроэнергии, но перепады напряжения отрицательно влияют на работоспособность аппарата.

Основными особенностями трансформаторной плазморезки является повышенные габариты, значительное потребление энергии, но скачки напряжения не влияют на работу аппарата. Выбирая плазмотрон, следует обращать внимание на такие эксплуатационные характеристики как мощность, время и скорость резки металла, вид горелки и вес прибора.

Преимущества использования станков с ЧПУ.

Плазморезка толстого металлопроката на станках с программным управлением позволяет обрабатывать материал любой толщины с высокой точностью и производительностью. На таком инновационном оборудовании можно резать элементы для различных металлоконструкций, навесных деталей и спецтехники промышленного и сельскохозяйственного назначения.

К конечной продукции с применением плазменной резки относятся металлические двери, торговые стеллажи и системы вентиляции, которые изготавливаются в промышленных объемах. Плазменные резаки широко используются в авиационной отрасли, машиностроении и художественной ковке. Станки с ЧПУ позволяют ускорить производственный процесс, повысить производительность труда, сократить участие рабочих в техпроцессах, а для этого достаточно правильно выбрать программу и задать необходимые параметры.
Работа на станках с программным управлением требует прохождения специальной профессиональной подготовки и технического образования. Для раскроя толстых металлических листов необходима электродуга повышенной мощности с дополнительной стабилизацией.

Сущность процесса ручной плазменной резки, виды и выбор оборудования

Самая эффективная и доступная ручная технология раскроя металлопроката – плазменная резка. С ее помощью можно резать металл разных марок и толщин, включая нержавейку, алюминиевые и медные сплавы. Однако для получения качественных заготовок с точными геометрическими параметрами важно знать сущность процесса, устройство и принцип действия оборудования.

Что такое плазменная резка?

Под термином ручной плазменной резки металла следует понимать процесс разделительного резания материала, происходящий за счет его плавления в результате локального воздействия струи высокотемпературной плазмы.

Плазменная технология позволяет выполнять раскрой как черных, так и цветных металлов, включая нержавеющую сталь, тугоплавкие сплавы, медь, алюминий. Вырезать можно заготовки с разными геометрическими параметрами. Максимальная толщина обрабатываемого материала зависит от мощности оборудования и обычно составляет до 100 мм и больше.

Сущность процесса плазменного резания

Особенности ручной плазменной резки:

Большая скорость резания – в особенности при работе с металлом малых и средних толщин.
Отсутствие тепловой деформации заготовок – благодаря локальному воздействию плазменной струи.
Отличное качество и чистота реза – на поверхности кромок образуется минимум окалины.

Конструкция и принцип работы

Плазма представляет собой токопроводящий ионизированный газ, который формируется в специальном устройстве – плазмотроне. Конструктивно он состоит из множества элементов, но основными считаются электрод (он же катод), сопло и завихритель. Они выполняют основные функции в процессе формирования плазменной дуги.

Деталировка плазмотрона для ручной резки

Сам техпроцесс плазменной резки заключается в поджиге дежурной дуги в результате прохождения электрического тока от катода на анод (металлическую заготовку). Пилотная дуга подготавливает пространство между плазмотроном и металлом, способствуя частичной ионизации. При ее контакте с металлопрокатом автоматически увеличивается мощность и поджигается режущая плазменная дуга.

За счет направленного воздействия тепловой энергии дуги металл частично расплавляется и выдувается из зоны реза под воздействием кинетической энергии плазменного газа.

Схема процесса плазменного раскроя

Плазмотроны для ручной резки должны постоянно охлаждаться, поэтому оборудование оснащено системой принудительного охлаждения.

Технические характеристики

Производительность и возможности оборудования для ручной плазменной резки зависят непосредственно от технических характеристик. Основными из них являются:

Рабочая сила тока – определяет предельную толщину разрезаемого металлопроката. Может достигать от 40 до 400 А.
ПВ (продолжительность включения) – определяет период непрерывной эксплуатации аппарата без перегрева. Обычно составляет от 40 (полупрофессиональные) до 100 % (профессиональные модели).
Система охлаждения – мощные промышленные аппараты оборудуются водяным охлаждением, а бытовые и полупрофессиональные модели обычно воздушным.
Дополнительный функционал – защита от перегрева (автоматическое отключение), оснащение разъемами обратной связи для подключения кабелей с целью совместной работы с машинами ЧПУ и т.д.

Важным параметром является конструкция плазмотрона для ручной резки и возможность его оснащения дополнительными приспособлениями – например, для поддержания постоянного расстояния между соплом и обрабатываемым металлом, высокоточного вырезания круглых заготовок или отверстий разных диаметров.

Приспособление для вырезания круглых заготовок

Виды станков

Основная классификация плазменного оборудования для ручного раскроя:

Инверторного типа – отличаются высоким КПД, энергоэффективностью, компактными размерами и небольшим весом. Такие аппараты выпускаются обычно небольшой мощности и позволяют разрезать металл толщиной до 20 мм. Предназначены для бытового и полупрофессионального применения.

Трансформаторного типа – мощные устройства для профессионального применения. Характеризуются высоким ПВ (80-100 %) и возможностью раскроя металлопроката толщиной до 100 мм и более.

Источник питания трансформаторного типа

Плазмотроны для ручной резки различают по типу поджига дуги:

Прямого действия – дуга возбуждается при прохождении электротока между катодом и анодом. Такие резаки применяются для резки электропроводимых материалов (сталей и сплавов).
Косвенного действия – дуга поджигается между катодом и соплом. Плазмотроны этого типа используются для резания материалов, которые не проводят электрический ток (пластмассы и т.д.).

Отличия плазменной дуги прямого и косвенного действия

Выбор оборудования для резки металла

Выбирать плазморез нужно исходя их конкретных нужд – марок и толщин материалов, которые предполагается резать. Если плазменный аппарат нужен для ручной резки струей плазмы металлов небольшой толщины, вполне подойдут экономичные инверторные модели. Единственный их минус – невысокая ПВ (продолжительность включения), т.е. при 10-минутном рабочем цикле они работают от 4 до 6 минут (в зависимости от вида) на максимальной мощности, а остальные 6-4 минуты они остывают. Несоблюдение этого параметра может привести к перегреву и выходу из строя.

Для резания толстого металлопроката в течение длительного времени лучше покупать станки трансформаторного типа. Они имеют ПВ до 100 %, поэтому могут непрерывно работать на протяжении нескольких смен. Следует учитывать, что большинство моделей имеют большой вес и габаритные размеры, однако могут быть оборудованы специальными колесиками для перемещения по цеху.

Процесс плазменной резки толстого металла

Особое внимание надо уделить мощности оборудования для ручной плазменной резки, поскольку этот параметр определяет предельную толщину обрабатываемых заготовок. Здесь важно знать принцип расчета рабочего тока на 1 мм толщины – для нержавеющих и конструкционных сталей он равен 4 А. Это значит, что для резания материала толщиной 20 мм аппарат должен иметь мощность не менее 80 А. Однако лучше, чтобы был небольшой запас.

Производители плазменных аппаратов

Сегодня источники питания для ручной плазменной резки выпускаются разными производителями. Модели зарубежного производства стоят гораздо дороже по сравнению с отечественными аналогами. Но при этом купить надежный и высокопроизводительный аппарат российского производства вполне реально.

Группа компаний ПУРМ производит недорогое оборудование, предназначенное для интенсивной эксплуатации в жестких климатических и производственных условиях. Оно отличается хорошей производительностью, длительным эксплуатационным ресурсом, отличной ремонтопригодностью. Ассортимент производителя позволяет выбрать модель для любых бытовых или производственных нужд.

Оборудование марки ПУРМ для ручного раскроя

Стоимость

Цены на станки зависят в основном от технических параметров и назначения:

Для бытовых нужд можно купить относительно недорогой инвертор от 22-23 тыс. рублей.
Стоимость инверторных моделей профессионального типа (с ПВ 80 %) начинается от 115 тыс. руб.
Расценки на более мощные трансформаторные устройства для ручной плазменной резки заготовок большой толщины составляют от 240 тыс. руб.

Эксплуатация и ремонт

Основные правила эксплуатации оборудования:

Устанавливать с обеспечением доступа достаточного количества воздуха и в удалении от рабочего места, чтобы на корпус и другие части не попадали брызги раскаленного металла.
Обеспечить соответствие помещения и рабочего места правилам пожарной безопасности.
Защитить устройство от непреднамеренного попадания влаги, оборудовать плазмотрон масловлагоотделителем для продления ресурса расходных материалов.
Подготовить обрабатываемый металл – желательно удалить ржавчину и ЛКП (при наличии).
Продуть плазмотрон перед началом работ путем нажатия кнопки поджига дуги с целью устранения конденсата и инородных частиц.

Ремонт лучше доверять квалифицированным специалистам, которые оперативно определят и эффективно устранят любую неисправность. Самостоятельное вмешательство в конструкцию аппарата для ручной плазменной резки может привести к более дорогостоящей поломке.

Как собрать плазменный резак самостоятельно?

Правильное подключение ручного плазменного аппарата обычно подробно описывается производителем в инструкции по эксплуатации. Общая последовательность сборки следующая:

Подсоединить шланг, подающий сжатый воздух, к специальному разъему на задней панели устройства от соответствующей промышленной системы или компрессора.
Подключить шланг-пакет плазмотрона к специальному разъему на передней панели аппарата.
Подсоединить кабель к положительному полюсу источника питания, а перед включением прибора и выполнением резки – к обрабатываемому материалу.

Далее нужно отрегулировать давление подачи сжатого воздуха, настроить ток в соответствии с толщиной и маркой разрезаемого металла. Затем можно поджигать дугу и выполнять раскрой. Подробно весь процесс настройки и рекомендованные рабочие параметры указаны в инструкции.

Полезные советы и рекомендации

Высокое качество резания и стабильность плазменной дуги зависит от правильно подобранных рабочих параметров – тока, расстояния между поверхностью металлопроката и соплом, скорости перемещения резака вдоль линии реза. Ток выставляется на лицевой панели корпуса оборудования с учетом марки и толщины стали.

Поддерживать постоянное расстояние между соплом и обрабатываемым материалом при ручной плазменной резке довольно сложно, поэтому мастера обычно используют специальные направляющие, которые крепятся к плазмотрону. Скорость ведения плазмореза подбирается уже по факту резания – 0,2-2 м/мин. с учетом толщины, вида материала, установленной силы тока. Это несложно, достаточно следить за появлением искр и брызг расплавленного металла с обратной стороны заготовки. Однако важно не передерживать резак в одном месте, так как это значительно снижает качество реза.

Применение направляющих для прямолинейного раскроя

Работать нужно в специальной экипировке – желательно в защитном брезентовом костюме, закрытой обуви и затемненных очках (часто используют сварочные маски «хамелеоны»).

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.

Режем металл плазменной технологией

Виды сварки

Плазменная резка – новая великолепная технология, позволяющая разрезать металлы солидной толщины и любой природы, даже самой капризной. В качестве режущего предмета выступает не нож, а плотная струя плазмы, которая позволяет формировать идеально точный рисунок реза в единицу заданного времени.

Этот способ работы с металлом содержит множество достоинств, которые мы разберем ниже. А сейчас начнем с физики – нужно разобраться с сутью процесса.

Физика плазмы

Технология плазменной резки металла отдает главную женскую роль нашей любимой электрической дуге. Он формируется между электродом и соплом. Иногда вместо электрода выступает металл, который нужно разрезать. Разберемся, что такое плазменная резка.

Начало процесса – включение источника электрического питания и подача тока высокой частоты в плазменный резак. Источник питания включается автоматически после нажатия тумблера розжига в аппарате.

Сначала формируется так называемая промежуточная дуга – она имеет временный характер и соединяет электрод с наконечником сопла резака. Нагревается эта дежурная дуга до уровня температуры около 8000°С.

Это важный момент общего процесса плазменной резки – нужно помнить, что настоящая дуга между электродом и металлом образуется не сразу, а через ее промежуточный вариант.

Следующий этап процесса – поступление воздуха из компрессора, который обычно прилагается к аппарату резки металла. Компрессор подает воздух в сжатом виде. Этот воздух поступает в камеру плазмотрона, в котором находится и уже раскалена временная электрическая дуга.

Дуга нагревает сжатый воздух, объем которого при нагреве увеличивается во много раз. Дополнительно к нагреву и увеличению объема воздух начинает ионизироваться и трансформироваться в настоящий проводник электрического тока. Он превращается в ту самую плазму

Малый диаметр сопла дает возможность разгонять поток этой раскаленной плазмы до огромных скоростей, с которыми струя вылетает из аппарата. Скорость потока может достигать трех метров в секунду.

Схема работы плазменной резки.

Температура воздуха – запредельная, вплоть до 30 000°С. При этих условиях электрическая проводимость воздуха – плазмы практически равна проводимости разрезаемого металла.

Настоящая конечная дуга появляется мгновенно, как только поток плазмы достигает и касается поверхности металла. Временная дуга, в свою очередь, автоматически выключается. Металл начинает плавится точно в месте среза.

Жидкие металлические капли сразу же сдуваются струей сжатого воздуха. Это и есть принцип плазменной резки. Как видите, все просто, логично и понятно.

Классификация видов плазменной резки

Виды плазменной резки будут зависеть от среды, в которой проводятся работы по металлу:

Простой

Главное отличие способа – ограниченность электрической дуги. Для резки используется электрический ток и воздух. Иногда вместо воздуха применяются газ в виде азота. Если металлически лист тонкий – всего несколько миллиметров, процесс можно сравнить с лазерным разрезанием.

При этом способе толщина металлов не должна превышать 10-ти мм. Способ отлично работает для низколегированных сплавов стали и других мягких металлов. Режущим элементом выступает кислород, из которого формируется сжатая струя, превращающаяся в итоге в плазму.

В разрезах получаются очень ровные кромки, не требующие дальнейшей доработки.

С применением защитного газа

При этом способе вместо воздуха используются защитные газы, которые превращаются в плазменный поток после преобразования в плазмотроне. Качество срезов в данном случае значительно повышается благодаря отличной защите процесса от воздействия окружающей среды.

Газ для плазменной резки не представляет из себя ничего необычного: это может быть водород или аргон – «газовая классика».

С водой вместо воздуха

Отличны способ со многими преимуществами, одно из которых – отсутствие необходимости в дорогостоящей и громоздкой системе охлаждения.

Существуют и другие критерии классификации плазменной резки. К примеру, виды резки бывают разделительными и поверхностными. Первый из них используется чаще.

Еще один параметр – способ резки. Один вид — резка дугой, в котором разрезаемый металл выступает в качестве элемента электрической цепи. Другой вид – резка струей, когда электрическая дуга соединяет электроды, а не металлическую заготовку.

Плазменные резаки представлены на рынке в самых разнообразных вариантах, так что их можно классифицировать по маркам, производителям и многим другим техническим и торговым параметрам.

Есть, например, ручная плазменная резка – самый демократичный способ и по цене, и по простоте исполнения. Есть машинные автоматические технологии, устройства для которых намного дороже и сложнее.

Преимущества резки плазмой

Принцип работы плазменной резки.

Самой близкой технологией является лазерная резка металлов, поэтому логично будет перечислить преимущества в сравнении с «соседкой»:

Плазменной резке по плечу металлы любой природы, в том числе цветные, тугоплавкие и другие, сложные для обработки.
Скорость процесса значительно выше, чем резка газовым резаком.
Одна из значительных особенностей – возможность производить резы любой формы, включающие и геометрические узоры, и фигурную резку самой высокой сложности. Иными словами, резка с помощью плазмы – это реализация самых смелых творческих идей по металлу и другим трудно поддающимся материалам. нипочем любая толщина металла: скорость и качество никоим образом не теряются.
Этому способу поддаются не только металлы, но и другие материалы: он вполне универсальный.
Резка плазмой и быстрее, и эффективнее по качеству кромки, чем любые другие механические способы резки.
В данном методе возможна работа не только перпендикулярно к поверхности металла, но под углом, что помогает освоить широкие листы металла.
С экологической точки зрения это вполне благополучный вид работы с металлом с минимальным выбросом вредных веществ или загрязнений в воздух.
Отличная экономия времени из-за отсутствия необходимости предварительно нагревать металл.
Поскольку в методе не используются взрывоопасные газовые баллоны, он значительно безопаснее, чем другие способы.

Недостатки плазморезки

Ни один способ обработки металлов не обходится без недостатков, и плазменная резка здесь не исключение.

Недостатки плазменной резки следующие:

Дороговизна всего модельного ряда аппаратов для плазменной резки, включая даже самые простые ручные варианты.
Пределы толщины металла для резки плазмой: предельная толщина всего 100 миллиметров.
Это шумный способ работы, потому что сжатый воздух или газ подаются с огромной скоростью.
Оборудование непростое, дорогое и требующее грамотного и постоянного технического обслуживания.

Советы и нюансы

Еще одной отличительной положительно характеристикой метода является то, что во время процесса происходит нагрев лишь небольшого локального участка. Да и остывает этот участок намного быстрее, чем при лазерной или механической резке.

Охлаждение необходимо только для двух составных элементов – катода и сопла, как самых нагруженных. Это без проблем производится с помощью рабочей жидкости.

Плазменная дуга и струя. Дуга начинает работать стабильно в результате рабочего соотношения катода и сопла с паром из сжатого раскаленного воздуха. На катоде локализуется отрицательный заряд, на наконечнике сопла – соответственно положительный. В результате этого образуется промежуточная дуга.

Лишняя влага впитывается специальным материалом, который находится в резервуаре камеры плазмотрона.

Правила безопасности при данном методе имеют строжайший характер, потому что все аппараты плазменной резки могут быть очень травматичными для мастера. Особенно это касается моделей с ручным управлением.

Все будет в порядке, если вы будете соблюдать рекомендации по защитной амуниции мастера: щиток, затемнённые очки, защитные ботинки и т.д. В этом случае вы сможете уберечься от главных факторов риска данного метода – капель расплавленного металла, высокого напряжения и раскаленного воздуха.

Еще один совет по безопасности – ни в коем случае не стучать резаком по металлу для удаления металлических брызг, как это делают некоторые мастера. Вы рискуете повредить аппарат, но главное – поймать кусочки расплавленного металла, например, лицом или другой незащищенной частью тела. Лучше поберечь себя.

Экономия расходных материалов занимает не последнее место в эффективной резке. Для этого зажигаем электрическую дугу не слишком часто, а точно и в срок, чтобы не обрывать ее без надобности.

Экономия ресурсов также распространяется на силу и мощность тока. Если рассчитать его правильно, вы получите не только экономию, но и отличный срез без заусениц, окалины и деформации металла.

Для этого следует работать по следующей схеме: сначала подать ток высокой мощности, сделать пару – тройку разрезов с его помощью. Если сила и мощность тока великоваты, на металле сразу же будет образовываться окалина из-за значительного перегрева.

После осмотра срезов будет ясно, оставить ток на этом уровне или изменить его. Иными словами, работаем экспериментально – малыми пробами.

Как работать плазморезкой?

Электрическая схема плазменного генератора.

Резка металлов с помощью плазменного потока — слишком серьезное дело, чтобы заниматься им без предварительного изучения и тщательной подготовки. Это поможет вам сделать резку эффективнее со всех точек зрения, и, что весьма немаловажно, минимизировать риски, связанные с производственными опасностями.

Прежде всего нужно знать принцип работы плазменной резки – видеть картинку физических явлений целиком.

Плазменную горелку следует держать очень близко к поверхности и краю металла, в отличие от лазерной резки. Когда тумблер с «пуском» включится, первой загорится временная электрическая дуга, и только затем – настоящая, которая будет главным режущим элементом. Горелку с режущей дугой нужно вести по материалу ровно и медленно.

Скорость резки следует строго контролировать. Это можно делать, наблюдая за искрами с обратной стороны листа разрезаемого металла. Если этих искр нет, то это значит, что разрезка металла произошла неполная.

Такое может произойти по нескольким причинам: из-за слишком большой скорости ведения горелки или прохождения аппарата, либо слишком недостаточной мощности подаваемого тока, либо несоблюдения прямого угла в 90° между горелкой и поверхностью металла.

Дело в том, что полная проплавка металла происходит лишь при наклоне плазморезки к поверхности металла под прямым углом и ни градусом больше или меньше.

После завершения работы резак нужно наклонить. Воздух будет выходить и после выключения аппарата – непродолжительное время.

Перед работой невредно изучить схему вашего аппарата: именно в ней можно прочитать самую достоверную информацию по допускаемой толщине металла, который можно прорезать или сделать в нем отверстие. Устройство плазменного резака может различаться, все зависит от функций его назначения.

Выбор аппарата для плазменной резки

Покупка любого технического оборудования – дело, для которого не нужно жалеть времени и усилий: слишком высок риск неудачного решения и потери денег. А деньги здесь немалые, вы не найдете плазменного резака дешевле 500 USD в принципе.

Сначала разбираемся с параметрами и техническими характеристиками прибора.

Выбор нужно делать только под свои планы и нужды. Задача – найти не самый лучший резак, а самый подходящий для вас по принципу «здесь и сейчас».

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

Открытая и закрытая плазменная струя.

Если вам нужен компактный резак для работы с металлами небольшой толщины, вы можете остановить свой выбор на резаке инверторного типа. Они забирают немного энергии, легкие и с небольшими габаритами.

Вместе с тем работают они с перерывами и легко выходят из строя при перепадах сетевого напряжения. Цена на такие приборы вполне умеренная, из всех плазморезов это самые недорогие.

Другое дело – трансформаторные резаки. Здесь и с габаритами, и с весом «все в порядке»: серьезные аппараты по всем параметрам.

Энергии потребляют много, зато работать они могут практически без перерыва в течение целого дня. И толщина металла может быть побольше, чем при резке инверторной моделью. Стоимость таких устройств высокая – от 3000 до 20000 USD.

Выбор плазменного резака по мощности

Рассуждения начинаем со свойств и технических характеристик деталей, которые вы планируете обрабатывать и резать. Именно это этого рассчитывается мощность режущего прибора, потому что в нем будут различаться и сопло по своему диаметру, и тип используемого газа.

Применение плазменной резки – область чрезвычайно широкая, поэтому говорить нужно только о ваших конкретных нуждах.

К примеру, если толщина металлических заготовок около 30-ти мм, вам будет вполне достаточно резака с мощностью 90А. Он легко справится с вашим материалом.

А вот если ваш металл потолще, ищите подходящую модель в диапазоне мощности от 90 до 170А.

Выбор резака по времени и скорости разрезания материала

Скорость плазменной резки металла измеряют в сантиметрах за одну минуту. Эта скорость у разных аппаратов тоже разная и зависит от их общей мощности и природы разрезаемого металла.

Например, при всех прочих равных медленнее всего режется сталь, чуть быстрее – медь и ее сплавы. И еще быстрее – алюминий со своими алюминиевыми сплавами.

Устройство плазменного резака.

Если для вас важна скорость, не забывайте о таком показателе, как длительность работы без перегрева, то есть без перерыва. Если в технической спецификации к аппарату написано, что длительность работы 70%, это означает, что после семи минут резки аппарат должен быть выключенным в течение трех минут, чтобы остыть.

Среди трансформаторных резаков встречаются чемпионы с продолжительностью работы в 100%. Иными словами, они могут работать целый день без отключения. Стоят они, конечно, немало. Но если у вас впереди длинные разрезы, думайте о покупке «чемпионских» трансформаторных плазменных резаков.

Пара слов о горелке

Снова оцениваем природу металла или другого материала, который планируем разрезать. От этого будет зависеть мощность горелка плазмореза. Она должна быть достаточной для качественного реза.

При расчетах нужно учитывать факт, что вы можете встретиться со сложными условиями работы, которая, как назло, должны быть произведена в самые короткие сроки, то есть резка должна носить выраженных интенсивный характер.

Во многих источниках рекомендуется выбирать сопло из меди: оно прочное и отлично охлаждается воздухом, намного быстрее, чем сопла из других металлов.

Рукоятку горелку не упускаем из зоны внимания, это важная часть для комфортной, а значит качественной работы. На рукоятке можно зафиксировать дополнительные элементы, которые помогут держать сопло на одинаковом расстоянии от поверхности металла. Данный совет распространяется только на ручные модели аппаратов.

Если вы собираетесь резать тонкий металл, выбирайте модель с горелкой, которая предназначена для поступления воздуха.

Если же ваши планы связаны с массивными толстыми заготовками, покупайте резак с горелкой для приема защитного газа – азота, например.

Читайте также: