Ручная установка плазменной резки металла

Обновлено: 06.07.2024

Технология была разработана в середине прошлого века, а первые промышленные установки появились в 1959 году, хотя само явление плазмы было открыто более 100 лет назад. С тех пор она получила очень широкое применение во многих отраслях промышленности благодаря своим неоспоримым преимуществам, поскольку позволяет производить обработку практически всех сталей и сплавов, алюминия и других токопроводящих материалов с достаточно высоким качеством и высокой скоростью. Метод основан на разделении металлов с помощью плазменной струи, формируемой плазмотроном источника, температура которой достигает 20000 о С- 40000 о С. Это позволяет производить плазменную термическую резку на достаточно высоких скоростях до 15 м/мин. Диапазон толщин, обрабатываемых с помощью данной технологии от 0,5 до 160 мм, но, как правило, экономическая целесообразность применения данного метода находится в диапазоне толщин от 1 до 50 мм. Таким образом, плазменная резка — это один из наиболее эффективных и распространенных методов фасонного раскроя листовых материалов, труб и профилей.

Оборудование для плазменной резки на портале

Машины и станки плазменной резки, рассматриваемые на нашем портале, различны по конструкции, применению и по типу технологий. Раскрой металла — процесс трудоемкий и энергозатратный, способы его обработки различны и включают в себя термическую, лазерную, и даже гидроабразивную резку (разделку ). Поэтому при выборе оборудования надо понимать, какая технология оптимальна для решения тех или иных производственных задач. Для каждого решения есть свои инструменты и приспособления, которые можно заказать и получить по ним консультацию.

Преимущества плазменной резки как залог качества

высокая скорость (в среднем, 25 метров в минуту), что позволяет оптимизировать поточность обработки заготовок для промышленности;
широкий диапазон толщин металла: от 0,5 мм до 160 мм, при этом использование плазмы экономически целесообразно на толщинах от одного мм до 50 (прожиг 32) мм — для меньших толщин существует лазер или вода, а для более толстых требуются мощные карусельные станки;
работа с электропроводящим материалом, металлом различного состава: углеродистые, легированные стали, цветные металлы и сплавы. Именно неприхотливость определяет успех данного способа.

Технические характеристики установки выбираются с учетом материала заготовок

мощность аппарата плазменной резки в значительной степени определяет показатели производительности и качества;
высокое качество поверхности среза;
отсутствие тепловой деформации заготовки. Это достигается благодаря минимальному нагреву каждой точки карты раскроя и высокой скорости движения раскаленной струи;
максимальная безопасность процесса: станки с ЧПУ автоматизированы, процесс исключает использование горючего газа и сжатого кислорода, это отличительный процесс воздушно-плазменной резки;
возможность обработки сложной конфигурации формы изделия, подготовки кромок, строжки и проплавления отверстий.

Оборудование: важный выбор для получения высоких результатов

Прежде, чем остановить свой выбор на том или ином виде плазменного оборудования, оцените его технические характеристики: входную и выходную мощность, скорость и продолжительность работы. Сотрудничество с известными мировыми производителями позволяет нам гарантировать высокое качество и оптимальную стоимость предлагаемой продукции:

установки портального типа Eckert
установки для ручной и механизированной плазменной резки Kjellberg, Hypertherm, OTC Daihen, Thermal Dynamics, SPT Plasmateknik
машины для труб Zinser Schweisstechnik
переносные устройства Motocono, Steel Tailor

Надежный партнёр

На Plasmainfo Вы найдете аналитику, статьи, предложения по оборудованию для смежных технологий: лазерной, гидроабразивной и автогенной резке — услуги универсальны. Благодаря консультациям наших специалистов Вы легко можете получить ответы на имеющиеся вопросы. Если на данном этапе вы выбираете оборудование, ознакомьтесь с каталогом продукции и уточните необходимую информацию у консультантов — это позволит рентабельно произвести модернизацию уже имеющегося оборудования. В основе структуры нашего бизнеса принцип: «Максимум информации в открытом доступе».

Благодаря большому опыту работы в сфере обработки металла, Plasmainfo готова стать Вашим надёжным партнёром и поставщиком. Поставка и установка оборудования для термической плазменной резки производится точно в срок, а услуги по фигурному раскрою металла выполняются с применением передовых технологий на оборудовании высокого качества.

Плазматроны для резки металла: конструкция, виды, правила выбора

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

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»).

Ручной плазменный аппарат: типы, преимущества и недостатки, области применения

Плазменный аппарат – специализированное устройство для воздушно-плазменной разделительной резки сталей разных марок. В зависимости от разновидности оборудования с его помощью можно резать заготовки толщиной до 100 мм. Пользуется особым спросом при раскрое нелегированных и низколегированных металлов благодаря большой скорости реза и минимальной зоне термического влияния.

Составляющие аппарата для резки плазменной струей

Конструктивно устройство для раскроя металлопроката плазменной дугой состоит из таких компонентов:

Источник питания – основное оборудование, необходимое для подачи рабочего напряжения и тока для пилотной и режущей дуги. В зависимости от разновидности устройства его напряжение (без нагрузки) может находиться в диапазоне от 240 до 400 В.

Фото 1. Источник питания

Плазмотрон (он же ручной плазменный резак) – специализированный прибор, который предназначен для выработки плазмы и создания плазменной дуги. В его конструкцию также включены основные расходные элементы – сопло и катод. Их срок службы зависит рабочих параметров процесса резания, количества поджигов дуги, времени ее действия, интенсивности охлаждения и т.д.

Рисунок 2. Внешний вид ручного плазменного резака

Кабель-шланговый пакет – служит для подачи плазменного газа, напряжения, тока и охлаждающего вещества (при его наличии в конструкции аппарата) к плазмотрону.

Рисунок 3. Внешний вид кабель-шлангового пакета

Также к аппарату требуется подвести плазмообразующий газ от баллона или магистрального трубопровода. Для резания применяются активные и неактивные газы (сжатый воздух, азот, аргоноводородная, азотоводородная смесь и т.д.). Оптимальная разновидность газа выбирается в зависимости от разрезаемого металла. В бытовых условиях часто используют компрессор для выработки сжатого воздуха.

Сфера применения

В современном мире плазменная технология занимает одну из лидирующих позиций в области разделительной резки плавлением. Аппараты широко применяют практически во всех отраслях промышленности – строительная, нефтегазовая, металлургия, тяжелое машиностроение, металлообработка и изготовление металлоконструкций и т.д.

Особым спросом ручные плазменные резаки пользуются на металлургических заводах. В строительстве обычно применяются инверторные аппараты, которые благодаря малому весу и габаритам легко перемещать в пределах строительной площадки и поднимать на высоту.

Фото 4. Плазменная резка в заводских условиях

В авиа, автомобиле и судостроительных отраслях чаще применяются установки с ЧПУ, которые вырезают заготовки заданных размеров и конфигурации в автоматическом режиме.

Виды плазменных аппаратов

Оборудование для плазменной резки ручным способом производится нескольких типов:

Инверторные аппараты – модели, которые отличаются небольшими размерами и малым весом. Предназначены в основном для раскроя металла небольших толщин – как правило, не более 20 мм. Продолжительность включения (время непрерывной работы без перегрева) составляет до 60 % (т.е. из 10-минутного рабочего цикла они могут работать только 6 минут, а 4 минуты нужно для охлаждения). Однако они характеризуются повышенной энергоэффективностью и высоким КПД, удобны при выполнении работ на высоте и в полевых условиях.

Фото 5. Внешний вид инвертора

Трансформаторные аппараты – характеризуются большой мощностью, что позволяет резать листовой металл толщиной до 100 мм. Повышенная продолжительность включения (80-100 %) позволяет непрерывно эксплуатировать оборудование даже на протяжении нескольких рабочих смен. К недостаткам можно отнести большие габариты и вес, поэтому они относятся к классу стационарного оборудования.

Фото 6. Аппарат трансформаторного типа

Также плазменные резаки для разделительной резки металлов классифицируют по разновидности поджига дуги:

Косвенного действия – поджиг дуги осуществляется между соплом (выступает в качестве анода) и электродом (играет роль катода), разрезаемая заготовка в процессе зажигания дуги не участвует. Обычно применяется для резания неэлектропроводных материалов.
Прямого действия – здесь в качестве катода выступает электрод плазмотрона, а роль анода играет разрезаемый металлопрокат, между которыми и возбуждается плазменная дуга. Используется для раскроя всех электропроводных материалов.

Рисунок 7. Дуга прямого и косвенного действия

Как работает плазменное устройство?

Ручные плазменные аппараты используются для раскроя всех электропроводных материалов – конструкционные металлы, стали с различным содержанием легирующих элементов, медные, алюминиевые сплавы и т.д. Наиболее эффективны при работе с материалами относительно небольшой толщины (до 40 мм), поскольку процесс отличается высокой скоростью резания и минимальным выделением тепловой энергии, что позволяет исключить деформацию вырезаемых заготовок.

Традиционная плазменная резка представляет собой процесс разделительного резания методом плавления, при котором дуга образуется между тугоплавким электродом и разрезаемым металлом и обжимается при прохождении через сопло. Плазмообразующий газ в дуге частично дисоциируется и ионизируется, поэтому обладает электропроводностью. За счет повышенной плотности и температуре плазма расширяется в объеме и с большой скоростью движется к металлической заготовке.

Рисунок 8. Принцип раскроя плазменной струей

Сам процесс начинается с розжига дежурной дуги между катодом и соплом за счет подачи высокого напряжения к плазменному резаку для резки металлов. Она способствует частичной ионизации, подготавливая пространство между плазмотроном и заготовкой. При ее контакте с металлом (анодом) автоматически повышается мощность и образуется режущая дуга.

Тепловая энергия дуги и плазменного газа вызывает плавление и частичное испарение разрезаемого материала. Далее расплавленный металл выдувается из зоны реза высокоскоростным потоком плазмы. При этом энергия, необходимая для плавления материала вырабатывается только за счет электричества.

Оборудование для плазменной резки металла

Кроме основных составляющих, для полноценной и эффективной работы оборудования также требуется наличие таких элементов и материалов:

Система циркуляции охладителя – необходимость эффективного охлаждения плазмотрона обусловлена повышенными тепловыми нагрузками, возникающими в процессе плазменного раскроя. Резаки, которые работают с током 100 А и более, обычно оборудуют системой водяного охлаждения. Для бытовых и полупрофессиональных устройств достаточно воздушного охлаждения.
Рабочий стол – является стабильной основой для размещения разрезаемого металлопроката. Его габариты подбираются с учетом размеров листов, которые чаще всего будут резаться.
Система вытяжки – служит для удаления вредных выделений, которые наблюдаются при резании металла.
Плазменный газ – выбирается в зависимости от разновидности разрезаемого материала.

Преимущества и недостатки резки плазмой

Технология плазменного раскроя имеет много разных преимуществ перед другими способами резки плавлением:

Быстрый прожиг материала и большая скорость резания – при работе с тонколистовым металлом практически в 10 раз выше, чем при воздушно-кислородной резке аналогичных заготовок.
Минимальная деформация заготовок, вырезаемых из тонколистового металла – обеспечивается благодаря высокой скорости реза и минимальной зоне термического влияния.
Максимальная точность – достигается за счет минимальной ширины реза и возможности использования разных приспособлений, позволяющих автоматизировать процесс и получить деталь с предельно точными размерами и формой.
Универсальность – с помощью аппарата можно выполнять как прямолинейный, так и фигурный раскрой практически любых материалов, проводящих электрический ток.
Предельно высокое качество реза – процесс вырезания заготовок струей плазмы характеризуется минимальным количеством шлака и окалины, поэтому кромки металлических деталей обычно не требуют дополнительной обработки перед сварочными работами.
Возможность резки таких материалов, как чугун, титан, а также другие цветные металлы и их сплавы.

Фото 9. Резание тонколистового металлопроката

К недостаткам можно отнести только удорожание себестоимости процесса при разделительном резании металлов большой толщины – свыше 60 мм. Также при работе ручными аппаратами следует учитывать, что качество и стабильность резки будет напрямую зависеть от правильности выбора рабочих параметров – силы тока, зазора между соплом и заготовкой, вида используемого газа.

Резка плазменной струей – примеры

Ручными аппаратами для плазменной резки можно вырезать заготовки разных форм и размеров. Сегодня выпускаются разнообразные приспособления и шаблоны для облегчения работы и получения деталей определенных конфигураций и размеров.

Возможности ручных резаков с применением дополнительных устройств:

Вырезание круглых деталей максимально точной формы.

Фото 10. Использование шаблона для получения круглых деталей разных диаметров

Фото 11. Шаблон для резания заготовки с одновременным скосом кромки

Фото 12. Магнитная направляющая для поддержания заданного угла реза

Фото 13. Направляющая для высокоточной прямолинейной резки

Ведение резака с постоянным зазором между соплом и металлом для максимально качественного реза.

Фото 14. Использование роликов для соблюдения постоянного зазора

Как вырезать заготовку круглой формы?

Чтобы вырезать круглую деталь или отверстие в листовом прокате ручным плазменным резаком, важно обеспечить точный контроль движения. При этом качество реза будет тем ниже, чем меньше диаметр заготовки. Минимальным соотношением диаметра окружности к толщине металлопроката, в котором она вырезается, является 1,5, но качество реза здесь будет довольно низким.

Фото 15. Вырезание круглой детали с помощью специального шаблона

Достичь высокого качества поможет следующее:

Использование специального шаблона для вырезания круглых деталей и поддержание постоянного зазора между соплом и заготовкой.
Снижение скорости резания – это позволяет минимизировать деформацию дуги и существенно снизить величину скоса кромки.
Прожиг металла под точным углом 90°.
Старт резания с центра окружности в том случае, если нужно вырезать отверстие в детали.
Продолжение движения по выполненному резу без выведения резака при завершении резки.

Стоит ли доверять отечественному производителю?

Оборудование для ручной плазменной резки выпускают разные компании. Однако на отечественном рынке лидирующие позиции занимают аппараты марки ПУРМ. Они разработаны и изготовлены с учетом суровых российских условий эксплуатации, эффективно работают во всех регионах РФ – даже в условиях крайнего севера.

Фото 16. Разные виды аппаратов марки ПУРМ

Оборудование этого производителя заслужило доверие потребителей благодаря надежности, высокой производительности, энергоэффективности и возможности интенсивной эксплуатации в любых производственных условиях. Весомым преимуществом является невысокая цена по сравнению с аналогичными аппаратами зарубежных брендов.

Плазменная резка — как работает плазморез по металлу

Плазменная резка осуществляется аппаратом под названием плазморез. Он создаёт поток высокотемпературного ионизированного воздуха (плазмы), который разрезает заготовку.

Принцип плазменной резки основан на свойстве воздуха в состоянии ионизации становиться проводником электрического тока.

Плазморез создаёт в плазмотроне плазму (ионизированный воздух, разогретый до высокой температуры) и сварочную дугу, которые осуществляют раскрой материала.

Устройство плазмореза

Плазморез состоит из нескольких блоков:

источник электропитания; ;
компрессор;
комплект кабель-шлангов.

Источник электропитания

Источником электропитания может быть:

трансформатор. Достоинством его является то, что он практически не чувствителен к перепадам напряжения электросети и позволяет резать заготовки большой толщины, а недостатком – значительный вес и низкий КПД;
инвертор. Единственным его недостатком является то, что он не позволяет резать заготовки большой толщины. Достоинств много:
- при питании от него стабильно горит дуга;
- КПД на 30 % выше, чем у трансформатора;
- дешевле, экономичнее и легче трансформатора;
- его удобно использовать в труднодоступных местах.
Плазмотрон

Плазмотрон – это плазменный резак, с помощью которого разрезается заготовка. Он является основным узлом плазмореза.

Конструкция и схема подключения плазмотрона

Конструкция плазмотрона состоит из следующих составляющих:

Компрессор

Компрессор в плазморезе требуется для подачи воздуха. Он должен обеспечивать тангенциальную (или вихревую) подачу сжатого воздуха, которая обеспечит расположение катодного пятна плазменной дуги строго по центру электрода. Если этого не будет обеспечено, то возможны неприятные последствия:
- плазменная дуга будет гореть нестабильно;
- могут образоваться одновременно две дуги;
- плазмотрон может выйти из строя.
Принцип работы

Результат работы плазмотрона

Принцип действия плазмотрона заключается в следующем. Создаётся поток высокотемпературного ионизированного воздуха, электропроводность которого равна электропроводности разрезаемой заготовки (т.е. воздух перестаёт быть изолятором и становится проводником электрического тока).

Образуется электрическая дуга, которая локально разогревает обрабатываемую заготовку: металл плавится и появляется рез. Температура плазмы в этот момент достигает 25000 – 30000 °С. Появляющиеся на поверхности разрезаемой заготовки частички расплавленного металла будут сдуваться с нее потоком воздуха из сопла.

Технология

Технология плазменной резки металла вкратце может быть описана следующим образом. Плазменной обработке поддаются все виды металлов толщиой до 220 мм.

Эффект появляется после воспламенения плазмообразующего газа при образовании искры в контуре электрической дуги (между наконечником форсунки и неплавящимся электродом. От искры загорается поток газа, здесь же он ионизируется, превращаясь в управляемую плазму (с крайне высокой, 800 и даже 1500 м/с скоростью выхода).

В выходном отверстии, от сужения, происходит ускорение потока плазмообразующего носителя. Высокоскоростная плазменная струя позволяет получить температуру на выходе около 20 0000с. Узконаправленная струя в тысячи градусов буквально проплавляет материал в точечной области воздействия, нагрев вокруг места обработки незначительный.

Плазменно-дуговой способ используется с замыканием обрабатываемой поверхности в проводящий контур. Другой вид резки (плазменной струей) — работает при наличии стороннего (косвенного) образования высокотемпературного компонента в рабочей схеме плазмотрона. Нарезаемый металл не включен в проводящий контур

Резка плазменной струей

Раскрой заготовок плазменной струей применяется для обработки материалов, не проводящих электрический ток. При резке этим методом дуга горит между формирующим наконечником плазмотрона и электродом, а сам разрезаемый объект в электрической цепи не участвует. Для разрезания заготовки используется струя плазмы.

Плазменно-дуговая резка

Плазменно-дуговой резке подвергаются токопроводящие материалы. При выполнении резки этим методом дуга горит между разрезаемой заготовкой и электродом, её столб совмещен со струей плазмы. Последняя образуется за счет поступления газа, его нагрева и ионизации. Газ, продуваемый через сопло, обжимает дугу, придает ей проникающие свойства и обеспечивает интенсивное плазмообразование. Высокая температура газа создает высочайшую скорость истечения и увеличивает активное воздействие плазмы на плавящийся металл. Газ выдувает из зоны реза капли металла. Для активизации процесса используется дуга постоянного тока прямой полярности.

Плазменно-дуговая резка применяется при:
- производстве деталей с прямолинейными и фигурными контурами;
- вырезании отверстий или проемов в металле;
- изготовлении заготовок для сварки, штамповки и механической обработки;
- обработке кромок поковок;
- резке труб, полос, прутков и профилей;
- обработке литья.
Виды плазменной резки

В зависимости от среды, существуют три вида плазменной резки:
- простой. Этот метод подразумевает использование только воздуха (или азота) и электрического тока;
- с защитным газом. Применяются два вида газа: плазмообразующий и защитный, который сохраняет зону реза от влияний окружающей среды. В результате повышается качество реза;
- с водой. В этом случае вода выполняет функцию, аналогичную защитному газу. Кроме того, она охлаждает компоненты плазмотрона и поглощает вредные выделения.
Основанная на указанных принципах плазменная резка обеспечивает не только высокопроизводительное производство, но и совершенно пожаробезопасное: применяемые в технологии материалы не огнеопасны.

Видео

Посмотрите ролики, где наглядно объясняется, как происходит плазменная резка:

Принцип работы воздушно-плазменной резки металла

Воздушно-плазменная резка: на чем основан принцип осуществления. Плазма, производящая резку, является разогретым газом с высоким значением электропроводности . Его еще называют ионизованным. Генерируется плазма специальным дуговым элементом. Принято называть этот способ резки плазменным.

Обычная дуга сжимается плазмотроном. Ионизованный газ вдувается в нее, с помощью чего она может генерировать горячий воздух. Она способна производить обработку, при помощи повышенной температуры. Металл разрезается, плавясь при этом.

Осуществление обработки металла происходит благодаря, как плазменной дуге, так и струе. В первом варианте на металлическое изделие оказывается прямое воздействие, во втором — косвенное. Наиболее распространенным и действенным является метод резки с помощью действия напрямую. Для материала, который не обладает электропроводностью (как правило это неметаллические изделия) применяют способ непрямого влияния. При любом из вариантов разрезаемый материал не теряет агрегатного состояния и его конструкция слабо подвергается деформации.

Принцип работы плазменного резака

Плазмотрон – это техническое устройство, которое образует электрический разряд между электродом (катодом) и поверхностью обрабатываемого изделия (анодом), это происходит в потоке газа который образует плазму.

Принцип работы устройства: для охлаждения применяется вода или газ, для получения плазмы используется плазмообразующий газ. Поток входящего в камеру газа подвергается нагреванию до высоких температур после чего ионизируется, тем самым приобретает свойства плазмы. Плазмообразующий газ и охлаждающий подаются в различные каналы плазматрона. При подаче питания между катодом и соплом образуется так называемый вспомогательный разряд, визуально её можно видеть как небольшой факел.

Основная (рабочая дуга) образуется при касании второстепенного разряда обрабатываемой поверхности, которая в данном случае выполняет роль анода (плюс). Стабилизация разряда может осуществляться магнитным полем, водой либо газом, зачастую стабилизирующий газ является и плазмообразующим. После этого можно проводить резку материала, нанесение покрытий, сварку, наплавку или даже добычу полезных ископаемых, путём разрушения горных пород.

Условно конструкцию плазмотрона можно представить как несколько основных элементов:
1. изолятор;
2. электрод;
3. сопло;
4. механизм для подвода плазмообразующего газа;
5. дуговая камера.
Конструкция и принцип работы плазмотрона с совмещенным соплом и каналом

Особенностью плазмотрона, использующего воздушно-плазменную резку является совмещение канала и сопла. Воздух проходит через канал сопла наружу. Принцип работы схож, при подаче электропитания промеж катодом и соплом образуется вспомогательный разряд. Воздух закрученный по спирали, стабилизирует и сжимает столб рабочего разряда. Он же предотвращает соприкосновение электрической дуги стенок соплового канала.

Типы плазмотронов

Плазмотроны можно условно разделить на три глобальных типа
1. электродуговые;
2. высокочастотные;
3. комбинированные.
Устройства работающие на основе электрической дуги оснащены одним катодом, который подключен к источнику питания постоянного тока. Для охлаждения применяют воду, которая находится в охладительных каналах.

Можно выделить следующие виды электродуговых аппаратов
- с прямой дугой;
- косвенной дугой (плазмотроны косвенного действия);
- с использованием электролитического электрода;
- вращающимися электродами;
- вращающейся дугой.
Автомат: принцип работы

Станок плазменной автоматической резки имеет:
1. пульт управления,
2. плазмотрон
3. рабочий стол для заготовок.
На пульте управления происходит корректировка предварительно установленных программ, если резка отклоняется от установленных параметров. Для оперативного исправления в процессе работы и выбора оптимальных режимов резания.

Через установленный на рабочем столе лист, пропускается электрический ток. Между поверхностью листа и плазмотроном пробегает первичная электродуга. В которой сжатый воздух, разогревается до состояния плазмы. Первичная дуга скрывается в раскаленной ионизированной струе, которая и режет металла.

Резка начинается с середины или с края. Чем чаще происходит прерывание дуги и зажигание новой искры, тем меньше становится ресурс сопла и катода. Грамотный оператор автоматической резки выбирает режимы резания по таблице и отталкиваясь от конкретных условий (толщина металла, диаметр сопла). Благодаря чему можно добиться значительного сокращения расходов. По окончанию операции, автомат самостоятельно оповестит оператора, выключит и отведет плазмотрон от материала.

Какие газы используются, их особенности

Плазменная резка металла представляет собой процесс проплавления и удаления расплава за счет теплоты, получаемой от плазменной дуги. Скорость и качество резки определяются плазмообразующей средой. Также, плазмообразующая среда влияет на глубину газонасыщенного слоя и характер физико-химических процессов на кромках среза. При обработке алюминия, меди и сплавов, изготовленных на их основе, используются следующие плазмообразующие газы:
- Сжатый воздух;
- Кислород;
- Азотно-кислородная смесь;
- Азот;
- Аргоно-водородная смесь.
Важно! Для некоторых марок металла недопустимо применение определенных плазмообразующих смесей (к примеру, для резки титана нельзя использовать смеси, содержащие в составе азот или водород).

Все газы, используемые при выполнении плазменной обработки, условно делятся на защитные и плазмообразующие.

В целях бытового назначения (толщина до 50 мм, сила тока дуги – менее 200 А) применяется сжатый воздух, который может использоваться как защитный, так и плазмообразующий газ, а в более сложных условиях промышленного назначения применяются другие газовые смеси, которые содержат кислород, азот, аргон, гелий или водород.

Достоинства и недостатки плазменной резки

Обработка металлов аппаратами или станками плазменной резки дает в работе целый ряд преимуществ.
1. По сравнению с кислородной горелкой, плазморез обладает более высокой мощностью, и соответственно, производительностью, и по данному параметру уступает только лазерным установкам промышленного масштаба.
2. Плазменная резка выгодна с экономической точки зрения при толщине металла до 60 мм. Для резки материалов с толщиной более 60 мм рекомендуется использовать кислородную резку.
3. Современные плазморезы отличаются высокоточной и качественной обработкой металлов. Срез получается «чистый», с минимальной шириной, благодаря чему, практически не требует дополнительной шлифовки.
4. Также, плазменно-дуговая обработка характеризуется универсальностью применения, безопасностью и низким уровнем загрязнения окружающей среды.
Из недостатков можно отметить скромную толщину среза (до 100 мм), а также невозможность одновременной работы двух плазморезов и соблюдение жестких требований к отклонениям от перпендикулярности среза.

Возможности плазменной резки

Сфера применения плазменной резки очень разнообразна, благодаря своей универсальности и диапазону обрабатываемых металлов и металлических сплавов. Автоматизированная и ручная плазменная резка материалов широко применяется на предприятиях и во многих отраслях промышленности для выполнения обработки:
- Труб;
- Листового металла;
- Чугуна;
- Стали (в т.ч. нержавеющей);
- Бетона;
- Отверстий;
- Фигурной и художественной резки.
Характеристики плазморезов позволяют выполнять обработку нержавеющей стали, что недоступно кислородным горелкам. Плазморезы практически незаменимы для обработки тонкой листовой стали. Особого внимания заслуживают ручные устройства, которые отличаются компактными размерами и экономичным потреблением электроэнергии. Технология плазменно-дуговой резки особенно ценится за выполнение чистого среза без «наплывов», что положительно влияет на скорость и точность выполнения работ, а также на производственные возможности предприятий.

Читайте также: