Точность плазменной резки металла

Обновлено: 28.06.2024

Именно высокая точность плазменной резки металла вывела эту технологию на лидирующие позиции. Данный метод раскроя не только позволяет изготавливать детали нужных размеров и качества, но и дает возможность организовать экономичное производство.

Однако следует знать: даже при наличии новейшего оборудования добиться желаемого результата бывает не так-то просто. Какие ошибки чаще всего допускаются в процессе резки? Как можно их избежать? Читайте об этом и многом другом в нашей статье.

Технология плазменной резки металла

До того, как начать рассматривать плазменный способ резки металла, следует понять, что такое плазма. Необходимо представлять строение плазмотрона и основы работы с данным устройством, так как это будет влиять на качество готового продукта. При термической плазменной обработке металлических заготовок важны параметры рабочей струи жидкости либо газа, которые с помощью давления направляются на обрабатываемый участок.

Принцип действия плазменной резки состоит в следующем: на горелку плазмотрона под давлением компрессора поступает воздух, который мгновенно нагревается под воздействием электрического тока. Горячая воздушная струя становится способной пропускать через себя электрические разряды. Таким образом получается плазма. Встречаются устройства, где используются инертные газы, а не воздух.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Точность плазменной резки металла достигается за счет того, что поверхность заготовки нагревается в определенном месте. Далее происходит процесс выдувания расплавленной металлической поверхности. Естественно, во время работы не избежать различных отходов. К ним относятся остатки заготовочного листа, окалины, частицы расплавленного металла.

Рассмотрим основные способы, которые используются при обработке металла. В зависимости от выбранного варианта плазменная резка имеет определенные свойства. Итак:

Плазменно-дуговой способ. Такой вариант обработки применяется ко всем видам металла, способным пропускать через себя электрические разряды, и используется в промышленном оборудовании. При данном методе плазма возникает с помощью дуги, образующейся напрямую между плазмотроном и поверхностью металлической заготовки.
Плазменно-струйный способ. Такой вариант обработки многофункционален. Он может применяться и для резки неметаллических поверхностей. В данном случае дуга образуется непосредственно в плазмотроне. Есть один недостаток – периодически необходимо менять электроды. Процесс происходит как в обычной дуговой обработке, но электроды применяются нестандартного вида. Однако чем толще материал, тем ниже точность плазменной струйной резки металла.

Преимущества и недостатки плазменной резки металла

Резка с помощью плазы имеет довольно много преимуществ:

Подходит для различных по структуре металлов, например, тугоплавких, цветных и прочих, которые сложно обрабатывать.
Процесс занимает намного меньше времени, чем при использовании газового резака.
Можно выполнять резы любой сложности, например, изготавливать фигуры различной конфигурации, геометрические узоры и пр. Другими словами, плазменная резка поможет реализовать все творческие задумки не только по металлу, но и по другим «трудным» материалам.

Данный метод универсален, так как с его помощью можно вырезать детали не только из металла, но и из других материалов.
По сравнению с механическим способом, плазменная резка металла, особенно на станках с ЧПУ, – это точность и эффективность при работе, при этом она занимает меньше времени и позволяет получить более качественный обрезной край у изделия.
Такой прием дает возможность работать под углом к поверхности металла.
Нет необходимости заранее прогревать металл. В итоге ваше время расходуется более экономно.
Резка с помощью плазмы достаточно экологична: при работе с металлическим полотном в воздух поступает незначительное количество вредных веществ.
Данный способ намного безопаснее прочих, так как тут не нужен газовый баллон, который обладает взрывоопасными свойствами.

Любой метод обработки металлических поверхностей имеет отрицательные стороны. Недостатки не обошли стороной и плазменную резку металла. Это:

Высокая стоимость. Весь модельный ряд, от простых ручных устройств до сложных аппаратов, предназначенных для резки с помощью плазмы, дорого стоит.
Максимальная толщина металла для плазменной резки составляет всего 100 мм.
Сильный шум, который возникает от того, что подача газа либо сжатого воздуха происходит на большой скорости.
Оборудованию требуется регулярное и грамотное техническое обслуживание, так как оно довольно сложное по строению и дорогостоящее.

Точность плазменной резки металла по ГОСТу

Изделия, которые получены с помощью плазменной резки металла, должны иметь точность и качество в соответствии с ГОСТом 14792–80. Данный стандарт относится ко всем элементам, которые вырезаны из конструкционной углеродистой стали, нержавеющих либо алюминиевых сплавов толщиной до 5–60 мм.

В этом стандарте прописаны максимально допустимые размеры отклонений готовых элементов от нормы, прямолинейности либо заданной конфигурации. Также указаны допустимые значения шероховатости среза и предельные величины зоны измененного металла возле кромки изделия.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Согласно нормативным требованиям для данных показателей прописаны классы, которые соответствуют правилам применения готовых болванок. Нормы устанавливаются на основании размеров и толщины получаемых заготовок. Все данные указаны в приведенной ниже таблице.

Требования к вырезаемым заготовкам:

Толщина заготовки, мм

Предельное отклонение при номинальных размерах, мм

Показатели качества заготовки:

Нормы при толщине разрезаемого металла, мм

Отклонение от перпендикулярности

Зона термического влияния

Отклонения обычно зависят от особенностей процедуры резки. Причины того, что точность контура плазменной резки металла немного не соответствует нормам, в следующем: режущая дуга нестабильна и отклоняется от заданных параметров; скорость резки установлена неверно (чаще страдают криволинейные участки); материал для резки подвержен термической деформации; недостаточно точно настроен резательный аппарат. Если профессионально отрегулировать устройство, то оно будет работать отлично.

Конфигурация кромки имеет отклонения, так как во время резки интенсивность теплопередачи от факела плазмы, активных пятен дуги, ее столба различна. Чаще всего такое происходит при неверном выборе различных параметров резки. Еще одной причиной отклонения формы кромки может быть плазмотрон: либо он неисправен, либо установлен неверно. Если поверхности имеют значительную шероховатость, то причина в вибрации плазмотрона или в нецелесообразных требованиях резки при помощи плазмы.

Во время вырезания заготовок их кромка подвергается интенсивному нагреву до необходимой температуры и последующему оплавлению поверхности металла на определенном участке. Та сторона заготовки, которая была нагрета, влияет не только на структуру, но и на размер термической деформации полученного элемента.

Металл, образованный по краю среза, контактируя с окружающим пространством и плазмой, наполняется газами, которые вступают с ним в химическую реакцию. В результате материал на поверхности реза претерпевает изменения в литом участке ЗТВ. Глубина данной области совпадает с глубиной бракованного слоя при плазменной резке титана и других материалов.

Если используется воздушно-плазменная резка углеродистой стали, то она зависит от насыщения резаного края азотом, который делает швы при дальнейшей сварке пористыми. В связи с этим стараются достичь наименьшего значения ЗТВ и насыщения кромок газом. Для этого выбирают оптимальную рабочую среду, ток дуги, скорость резки, повышают плотность тока и дуговое напряжение.

Ручная резка с помощью плазмы используется, когда не получается применить кислородный процесс. Например, при обработке легированной стали, чугуна толщиной до 50 мм, цветных металлов и специальных сплавов – при условии, что качество кромок может быть ненормированным.

Помимо российского ГОСТа, можно применять и международный нормативный документ ISO. В данном стандарте более строгие параметры, которые оценивают качество реза и точность геометрии при плазменной резке металла. Также в нем приведен универсальный метод расчета и определения места замера. По сравнению с ГОСТом, в котором перпендикулярность оценивают по трем параметрам, в международном документе таких классов точности пять. С помощью каждого из них, зная изначальную толщину материала, можно найти конечное значение.

В ISO принимается во внимание большое количество различных характеристик. Например, толщина реза и детали, допуск на машинную обработку и на прямолинейность, глубина канавки, средняя высота профиля и прочие параметры.

Чем лучше руководствоваться: отечественным ГОСТом или международным ISO

Чтобы точность плазменной резки металла соответствовала стандартам, целесообразнее применять технологическое оборудование, которое представляют иностранные предприятия. Например, известные многим лидирующие мировые компании Hypertherm (США), Kjellberg (Германия), Victor (США). Однако почти никто не задумывается о том, что все заготовки, полученные при помощи зарубежного оборудования, проходят проверку по ISO 9013:2002, а не по ГОСТу 14792-80.

Простое сравнение: ISO вступил в силу в 2002 году, а ГОСТ – в 1980-м. Достаточно наглядна разница в актуальности документов. Самое интересное, что государством не прописывается (как это делалось ранее с ГОСТами), каким именно стандартом следует пользоваться организации, которая применяет термическую резку. Производителю нужно самостоятельно выбрать: ГОСТом или ISO.

Какой стандарт все-таки предпочесть? Взять, к примеру, ISO. Данный документ является международным и включает в себя современные нормы, оценивающие качество продукции. Однако его нельзя применять единично, так как ISO 9013:2002 – это часть большой структуры стандартов, и его следует использовать в комплекте с остальными технологическими нормативами: от дальнейшей обработки болванок и до получения готового элемента. Помимо этого, с помощью ISO 9013 оцениваются возможности технологических аппаратов.

Если компания планирует применять оборудование российского производства, то добиться необходимого качества и точности заготовок при плазменной резке металла будет довольно затруднительно. Следовательно, лучше опираться на нормы ГОСТа.

Однако если предприятие планирует полностью переделать и производство, и готовые изделия в соответствии с международными нормами, то обязательно следует внедрять стандарты ISO.

Как увеличить качество и точность плазменной резки металла

Разберем недостатки, которые могут появиться, если оказалась нарушена технология плазменной резки или были неправильно заданы параметры процесса. Заодно разберем и способы ликвидации данных проблем.

Угловатость – мера угла, используемая при плазменной резке. Получается в результате того, что высота сечения плазменно-дугового реза непостоянна.
Окалина – материал, который расплавился в процессе резки и затвердел на болванке либо под ней. Ее еще называют шлаком. Количество окалин может быть разным, все зависит от расходников, параметров резки, очистки воздуха.
Шероховатость поверхности – сочетание сравнительно небольших шагов на базовой длине с неровностями на поверхности материала. Проще говоря, это «зеркальность» верхнего слоя материала, определяющая ее важные эксплуатационные характеристики.
Цвет является одним из параметров, которому нужно уделять внимание при резке металлов. Зона, подвергающаяся сильному нагреву, претерпевает химические изменения в самой структуре металла. В результате кромка за счет теплового воздействия становится темнее, скручивается и иногда непригодна для дальнейшей обработки.

Предлагаем несколько рекомендаций, которые помогут улучшить качество и точность плазменной резки металла.

Проверка направления плазменной дуги.

Помните о правиле «правой» кромки. В процессе резки прямые углы располагаются справа по направлению движения устройства. Следует проверить линию движения и, если нужно, поменять ее. Запомните, когда вы используете стандартные расходники, вращение плазменной дуги должно быть по часовой стрелке.

Проверка выбора процесса в соответствии с материалом и толщиной.

Если вы хотите иметь на выходе качественные изделия, то нужно рационально подобрать технологию резки металла. От толщины и вида используемого материала зависят величины процесса, которые обеспечивают конкурентоспособность продукции. При этом нужно помнить и о других важных параметрах. Например, о производительности, необходимом качестве резки, скорости, возможности дальнейшей обработки и затрат, связанных с эксплуатацией.

Проверка износа расходных материалов.

Если не проводить вовремя замену расходников, то будет довольно сложно добиться качественных готовых изделий и при этом избежать возникновения изъянов. Одновременной замене подлежат сопло и электрод.

Проверка перпендикулярности резака заготовке.

После того как заготовке придали необходимое положение, следует проверить расположение сопла резака. Оно должно быть перпендикулярно поверхности болванки. В этом случае интенсивность тепловложения и степень расплавления металла будут на нужном уровне. Также следует проверить наличие неровностей и искривлений на заготовке.

Проверка корректности расстояния между резаком и изделием.

В процессе работы расходные детали изнашиваются, поэтому необходимо выполнять регулирование напряжения дуги, чтобы поддерживать нужное расстояние между изделием и резаком. Если не придерживаться расстояния, которое рекомендовано соблюдать между изделием и соплом, то возможно возникновение изъянов.

Проверка используемой скорости резки.

Скорость резки необходимо регулировать, иначе она не будет соответствовать выбранному режиму и качество реза ухудшится. Если она выбрана верно, то количество грата, наплывов металла станет намного меньше.

Проверка наличия вибрации резака.

Необходимо проверить жесткость конструкции портала. Она должна быть такой, чтобы вибрации отсутствовали совсем. Также до начала работы следует посмотреть, насколько надежно зафиксирован резак в портале стола.

Каждый раз проверяйте готовность стола к резке на заданной скорости. Даже если вам кажется, что все в порядке.

И последнее. Обязательно проводите плановое обслуживание устройств. Чистите каналы, предназначенные для подачи и охлаждения газа. Следите за посадочным местом сопла и электрода. С помощью перекиси водорода либо специальной жидкости и хлопчатобумажной ткани избавляйтесь от грязи и пыли. Внимательно проверяйте, чтобы все детали в механизме плотно прилегали друг к другу. При соблюдении этих несложных требований можно быть уверенным, что качество и точность плазменной резки металла смогут соответствовать всем положенным стандартам.

Почему следует обращаться именно к нам

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

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

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

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

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

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

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

Плазменная резка металла на станках с ЧПУ

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

Виды плазменной резки металла с ЧПУ

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

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

Плазменная резка металлов может выполняться несколькими способами.

К плазменно-дуговому методу относятся:

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

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

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

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

Лазерно-плазменный способ резки металлов.

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

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

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

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы плазменной резки металла

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

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

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

Что можно считать недостатками плазменного способа резки:

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

Станок с ЧПУ для плазменной резки металла

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

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

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

Но они обязательно оснащены следующими элементами:

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

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

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

Какими преимуществами обладает оборудование с ЧПУ для плазменной резки металла:

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

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

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

Точность плазменной резки металла посредством оборудования с ЧПУ

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

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

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

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

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

Плазменная резка металла с чпу

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

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

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

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

Рисунок 1. Основные схемы резки

Особенности плазменной резки металла

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

Фото 2. Машина с числовым программным управлением

Преимущества этого способа по сравнению с другими методами резки:

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

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

Фото 3. Процесс вырезания заготовок

Станки с ЧПУ

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

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

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

Фото 4. Стационарная установка

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

Фото 5. Переносная машина

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

Точность плазменной резки металла на установках с ЧПУ

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

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

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

Неперпендикулярность кромок в зависимости от толщины обрабатываемого листа:

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

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

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

Что такое плазменная резка металлов?

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

Характерные преимущества процесса

Плазменная резка металла характеризуется такими особенностями:

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

Что представляет собой процесс плазменной резки металла?

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

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

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

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

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

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

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

Плазмообразующие газы для раскроя различных металлов

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

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

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

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

Советы по плазменной резке цветных и легированных металлов:

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

Области применения плазменной резки

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

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

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

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

Тонкости процесса раскроя металла

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

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

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

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

Читайте также: