Установка плазменного раскроя металла

Обновлено: 04.10.2024

Плазменная резка металла – процесс, в ходе которого оборудование генерирует сжатую плазменную дугу, проплавляющую материал и удаляющую расплав из зоны реза. Эта технология считается наиболее универсальной в плане разрезаемых металлов, диапазона толщин и скоростей реза. Но все эти возможности обеспечиваются при условии выбора качественного и производительного аппарата.

Принцип действия установки

Конструктивно оборудование для плазменной разделительной резки металлов включает следующие компоненты:

Источник питания – служит для подачи тока и напряжения для возбуждения дежурной и режущей дуги. Он может иметь крутопадающую вольтамперную или постоянную токовую характеристику.
Плазмотрон – устройство для образования и стабилизации плазменной струи. Имеет сложную конструкцию, основными элементами которой являются сопло, катод, завихритель.
Система охлаждения – предназначена для охлаждения кабелей и плазмотрона, которые подвержены чрезмерному нагреву. Установки мощностью от 100 А оборудуются водяным охлаждением, менее мощные аппараты – воздушным.
Система воспроизведения или ЧПУ (числовое программное управление) – комплекс, обеспечивающий автоматическое движение суппорта с плазмотроном по заданному специальной программой контуру.
Стол для резки (актуально для автоматических машин с ЧПУ) – представляет собой стальной настил для размещения металлопроката, который будет резаться.

Рисунок 1. Примерная схема оснащения участка по автоматической плазменной резке

Принцип работы заключается в образовании плазмы, которую плазмотрон формирует в струю направленного действия. Плазменная дуга прямого действия возникает при протекании тока от катода (неплавящийся электрод) на анод (стальную заготовку). За счет высокой плотности энергии и большой температуры (до 5000-30000 °C) плазма расширяется, что приводит к ее высокоскоростному (до 3 км/сек.) истеканию по направлению к металлопрокату.

Струя плазмы формируется небольшим отверстием в сопле и, благодаря направленному воздействию, мгновенно нагревает металл до температуры плавления, выдувая его из зоны реза.

Рисунок 2. Принцип работы устройств

Последовательность работы с установками следующая:

Подготовка – укладка металлического листа на рабочий стол, к которому подведен «плюсовой» провод, подключенный к источнику питания. «Минусовой» провод подключен к электроду в плазмотроне. Проверка работоспособности оборудования, целостности шлангпакетов и т.д.
Поджиг дежурной дуги за счет подачи высокого напряжения и возбуждение режущей дуги при касании пилотной к разрезаемому материалу.
Прожиг металла и движение плазмотрона по заданному контуру с постоянной скоростью и расстоянием между заготовкой и соплом.

Фото 3. Процесс разделительного резания струей плазмы

Применение установок

Плазменное оборудование для резки металла направленной струей плазмы широко применяется в разных отраслях промышленности:

автомобиле-, судо-, авиастроение;
строительная промышленность;
металлообработка и изготовление металлоконструкций;
металлургия;
тяжелое машиностроение и т.д.

Фото 4. Плазменная резка в цеховых условиях

Также аппараты часто используют в небольших автомастерских, кузницах. Инверторы нередко применяют даже в быту, поскольку это эффективные устройства для разделительного резания конструкционных сталей и цветных металлов.

Виды станков

Станки для плазменной резки металла можно условно разделить на несколько категорий:

Ручные аппараты – для раскроя металлопроката вручную, где весь рабочий процесс (скорость перемещения плазмотрона, зазор между соплом и заготовкой) контролируется человеком.

Фото 6. Инверторный аппарат для ручного плазменного резания

Портативные устройства для продольного резания листов – для прямолинейного раскроя только в одном направлении. Обычно комплектуются направляющей, вдоль которой перемещается каретка с резаком.

Фото 7. Установка для прямолинейного раскроя листов «Грань»

Устройства для резки труб – специальные машины для кольцевого резания и снятия фасок при монтаже магистральных трубопроводов. Представляют собой самоходные тележки, передвигающиеся по окружности с помощью приводной цепи.

Фото 8. Машина для резания труб «Орбита-М»

Автоматические машины с ЧПУ – полностью автоматизированные установки для прямолинейного и фигурного раскроя. Рабочие параметры и контур перемещения суппорта с резаком задаются автоматически программой в зависимости от толщины и марки металла. Выпускаются в виде портальных, портально-шарнирных, шарнирных и портативных станков.

Фото 9. Портальная установка плазменной резки с ЧПУ

Стоимость станков для резки металла

Цена оборудования для разделительной плазменной резки металла зависит от рабочих параметров и функциональных возможностей:

типа – ручной или автоматический с ЧПУ;
максимального рабочего тока;
ПВ (продолжительности включения) – бытовые (до 60 %), полупрофессиональные (от 60 до 80 %), профессиональные (80-100 %).

К категории бюджетных устройств относятся инверторные аппараты для ручного резания с максимальным ПВ 60 %. Рассчитанные на более интенсивную эксплуатацию модели относятся к средней ценовой категории. Машины с ЧПУ – самые дорогие, ими обычно оснащают крупные промышленные предприятия, где налажен массовый выпуск продукции. Поэтому важно изначально определить принципы выбора и предстоящей эксплуатации станков.

Лучшие производители плазменного оборудования

Плазменная резка считается одной из самых высокотехнологичных технологий раскроя, поэтому оборудование пользуется большим спросом. Оно производится как зарубежными, так и отечественными производителями. Стоимость импортных станков очень высока, поэтому большинство фирм и крупных предприятий отдают предпочтение российским маркам.

Одной из лидирующих отечественных компаний по разработке и производству установок плазменной резки считается ООО «ПУРМ». Она выпускает все виды оборудования – от ручных инверторных и трансформаторных аппаратов до труборезов и полностью автоматизированных машин с числовым программным управлением.

Видео о применении установок:

Преимущества станков марки ПУРМ:

ориентированность на суровые условия эксплуатации;
высокая точность и чистота реза;
минимальное энергопотребление;
простое обслуживание и эксплуатация.

Как выбрать установку для резки металла?

При выборе аппарата для плазменной резки изначально нужно определиться в следующем:

Предполагаемые работы – только прямолинейный рез или с возможностью фигурного раскроя.
Производительность – ручная или автоматическая резка, наличие ЧПУ, фотокопирования.
Марки и максимальная толщина обрабатываемого материала – от этого зависит мощность и то, какой газ будет использоваться (сжатый воздух, азот, смеси на основе аргона и водорода или других газообразных веществ).

Также надо определиться с рабочими характеристиками устройства. К основным из них относится сила тока, поскольку она определяет диапазон разрезаемых толщин – чем этот показатель выше, тем толще металл можно будет резать.

ПВ (продолжительность включения) характеризует максимальные нагрузки, которые сможет выдержать оборудование – т.е. время его работы без перерывов на охлаждение. Обозначается в процентах – ПВ 80 % означает, что из 10-минутного рабочего цикла устройство может непрерывно работать на максимальных нагрузках на протяжении 8 минут. При превышении этого показателя возможен перегрев и выход из строя.

Наиболее частые поломки машин

На практике при эксплуатации плазменного оборудования чаще сталкиваются с такими проблемами:

Перепады напряжения, превышающие установленный производителем диапазон.
Физический износ узлов и механизмов, большое превышение установленного ресурса деталей.
Короткие замыкания в электросети, что ведет к выходу из строя основных управляющих плат.

Однако все эти поломки устраняются, после чего станки могут работать дальше в стандартном режиме. Единственное – нужно своевременно менять расходные материалы (катод, сопло), что обеспечит стабильную работу оборудования и высокое качество плазменной резки.

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

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»).

Плазменный станок ЧПУ

Плазменный ЧПУ – высокоточное и производительное оборудование для автоматического вырезания деталей из металлопроката разных видов и толщин. Представляет собой целый комплекс с множеством конструктивных элементов, которые обеспечивают минимальное участие человека в процессе раскроя листовой стали.

Плазменная резка и ее особенности

Процесс плазменной резки представляет собой уникальную технологию раскроя листового металлопроката, которая применима для конструкционных, легированных сталей, чугуна и цветных металлов (медь, алюминий, их сплавы). Заключается она в обжимании плазменной дуги при ее прохождении через сопло.

Существует несколько схем резания:

Плазменно-дуговая резка – более эффективная технология, которая применяется для обработки электропроводных материалов. Здесь дуга прямого действия образуется при протекании электротока от электрода на обрабатываемый металл.

Рисунок 1. Дуга прямого действия

Резка плазменной струей – используется для резания материалов, не обладающих электрической проводимостью. Дуга косвенного действия возникает между катодом и соплом – т.е. разрезаемая заготовка не включена в электрическую цепь.

Рисунок 2. Дуга косвенного действия

Плазменно-дуговая резка считается одним из самых эффективных с экономической точки зрения методов раскроя листового проката малых и средних толщин (до 50 мм). При работе с таким материалом плазменный станок с ЧПУ обеспечивает наиболее высокое качество и точность реза. Однако погрешность небольшая и при резании более толстого металла (до 100 мм и более в зависимости от вида оборудования).

Плазменные газы в дуге частично диссоциируются и ионизируются, поэтому становятся электропроводными. Повышенная плотность энергии и температура обеспечивают расширение плазмы и ее движение к обрабатываемому изделию со скоростью, превышающей почти в 3 раза скорость звука. Большая температура плазменной дуги (до 30 тыс. К) в сочетании с высокой кинетической энергией обеспечивают повышенную скорость резания металлов.

Начинается процесс раскроя с поджига дежурной дуги между соплом и катодом, которая вызывает частичную ионизацию, необходимую для подготовки пространства между плазмотроном и заготовкой. Поджигается она за счет подачи повышенного напряжения. При ее контакте с материалом автоматически повышается мощность и зажигается режущая дуга. Тепловая энергия дуги плавит и частично испаряет металл. Под воздействием кинетической энергии расплавленный материал удаляется из зоны реза.

Фото 3. Процесс плазменно-дуговой раскроя

Устройство и принцип работы оборудования

Для плазменной резки используется станок, состоящий из таких конструктивных элементов:

Источник питания – служит для подачи тока и напряжения для поджига пилотной и режущей дуги.

Фото 4. Внешний вид источника питания

Плазмотрон – устройство, генерирующее плазму. В нем электрический ток преобразуется в плазменную дугу. Его основными конструктивными элементами являются электрод (он же катод) со вставкой из тугоплавкого металла, сопло и завихритель. Обычно в плазмотронах предусмотрено водяное охлаждение. Катод и сопло – расходные материалы, периодичность замены которых зависит от интенсивности работы, вида и толщины разрезаемого металлопроката.

Фото 5. Внешний вид плазмотрона

Портальная система – состоит из портала с продольными направляющими, механизма для поперечного перемещения плазмореза. Движение обеспечивается благодаря реечному приводу, также портал оборудован системой динамической виброзащиты для повышения эксплуатационного ресурса комплекса и увеличения качества реза.

Фото 6. Портальная конструкция без рабочего стола

Координатный стол – представляет собой стабильную основу для укладки обрабатываемого металлопроката. В зависимости от типа оборудования могут иметь разные размеры – стандартная ширина составляет от 1,5 до 8 м.

Фото 7. Автоматический комплекс для раскроя с раскроечным столом

Система числового программного управления – компьютеризированная система для автоматического управления приводами оборудования. Включает рабочую консоль (для ввода программ воспроизведения и управления режимами работы), консоль оператора (для визуального наблюдения за рабочим процессом) и контроллер (для управления движущейся оснасткой).

Фото 8. Внешний вид системы ЧПУ

Основные рабочие параметры процесса – сила тока, скорость резки, зазор между соплом резака и заготовкой, вид используемого газа. Самым доступным и простым плазмообразующим газом считается воздух, но он оптимально подходит только для раскроя углеродистых и нержавеющих сталей. Также при его применении наблюдается незначительное обесцвечивание и нитрирование кромки, что несколько усложняет последующую мехобработку из-за увеличения твердости.

Не менее важен такой параметр, как давление газа. Выбор оптимально подходящего значения обеспечивает длительный срок службы расходных элементов плазмотрона и высокое качество реза. Однако при работе на повышенном давлении снижается эксплуатационный ресурс катода, наблюдаются проблемы в начале процесса резания. Пониженные значения ведут к недостаточному охлаждению плазменного резака, что может стать причиной образования двойной дуги и даже разрушения сопла.

За перемещение технологической оснастки портальной системы отвечает контроллер. Но предварительно в систему ЧПУ нужно загрузить разработанную технологом управляющую программу. Использование числового программного управления обеспечивает возможность воспроизведения контуров любой сложности.

Разработка управляющих программ выполняется для вырезания как единичных заготовок, так и целых комплектов деталей разных размеров и форм. Карты раскроя разрабатываются на ПК при помощи специального программного обеспечения. Изначально прочерчивается каждая деталь с учетом всех припусков, затем заготовки раскладываются на виртуальном листе металла определенных габаритов в специальном ПО. Благодаря этому максимально рационально используется металлопрокат, минимизируется количество отходов.

Преимущества аппарата

Плазморезы или плазменные станки с ЧПУ отличаются такими преимуществами:

Высокое качество реза – за счет использования качественных плазмотронов, правильного выбора плазмообразующего газа обеспечивается малая ширина реза, минимальное угловое отклонение и чистые кромки без наплывов и окалины.
Технологическая гибкость – подходят для прямолинейного и фигурного раскроя разных металлов и сплавов.
Повышенная скорость резки – в зависимости от марки металла и толщины может достигать до 6 м/мин.
Минимальная зона термического влияния, направленное воздействие плазменной дуги – обеспечивает возможность вырезания заготовок из тонколистового металлопроката без их тепловой деформации.
Невысокая себестоимость процесса – актуальна при работе с листовым прокатом толщиной до 50 мм.
Малое время прожига в отличие от воздушно-кислородной резки, где требуется длительный предварительный подогрев.

Фото 9. Автоматизированный раскрой листового проката

Приемы плазменного раскроя

Машины для плазменного раскроя с ЧПУ могут комплектоваться разным дополнительным функционалом и системами. Одной из самых полезных считается автоматический контроль высоты, так как зазор между соплом и обрабатываемым материалом оказывает влияние на скос кромок. При увеличении расстояния повышается и угол скоса, а при уменьшении – снижается срок службы электрода и сопла. Резка с поддержанием постоянной высоты положительно влияет на качество кромок и эксплуатационный ресурс расходных элементов.

Скорость перемещения плазмотрона в процессе работы должна обеспечивать угол отставания прорезания нижней кромки от верхней не более 3-5°.

При разработке управляющих программ технологу рекомендуется придерживаться следующих требований для обеспечения минимальных деформаций:

Первоочередно вырезаются отверстия.
Вырезание заготовок начинается от одной кромки, последовательно перемещаясь от одной детали к другой в направлении противоположной кромки.
При разработке карт на резку комплекта заготовок используются совмещенные резы, при которых линия реза разрезает сразу 2 детали.
Длинные заготовки располагаются ближе к кромке листа, от которой будет начинаться резка, а короткие – ближе к середине и противоположной кромке.
Вырезание заготовок длиной более 3 м и шириной больше 0,5 м выполняется с угла, а начинается с длинной кромки.
Детали, занимающие большую часть листа, вырезаются в первую очередь.

Фото 10. Процесс вырезания детали

За счет высокой технологической гибкости и производительности, станки с ЧПУ для плазменной резки применяются преимущественно крупными и средними заводами по производству промышленного оборудования, металлоконструкций и т.д.

Плазменное оборудование с числовым программным управлением используется для резки таких металлов:

Углеродистые стали – обычно при раскрое листов до 40-50 мм применяется сжатый воздух, а также азот, смеси на основе азота и кислорода.
Низкоуглеродистые – для толщин до 40 мм наиболее эффективен сжатый воздух, но при резании металлопроката толщиной более 20 мм может использоваться азот и азотно-водородные смеси.
Нержавейка – используется азот (до 20 мм), смеси на азоте и водороде (до 50 мм). Допускается применение сжатого воздуха.
Стали с большим содержанием легирующих элементов – для толщин 50-60 мм используется воздушно-плазменная резка, для более толстых листов рекомендованы азотно-кислородные смеси.
Медь и ее сплавы – для обработки металлопроката малых и средних толщин подходит сжатый воздух. При его использовании на кромках образуется грат, но при этом излишки металла легко удаляются с поверхности. Азот подходит для вырезания заготовок толщиной от 5 до 15 мм. Латунь режется с такими же газами, однако на более высоких скоростях (до 20-25 %). Также следует учитывать, что медь отличается высокой теплопроводностью и теплоемкости, поэтому для работы нужна более мощная дуга, чем для обработки сталей.
Алюминий и сплавы на его основе – сжатый воздух обычно используется исключительно для разделительного резания с обязательной последующей мехобработкой деталей. При этом качественный рез возможен только при резке изделий толщиной до 30 мм на рабочем токе до 200 А. Также для резания листов до 20 мм может использоваться азот, от 20 до 100 мм смеси из азота и водорода, более 100 мм – аргоно-водородные смеси.

Фото 11. Вырезание заготовок из алюминиевого листа

Плазменное оборудование с числовым программным управлением производится нескольких типов:

Переносное – установки относительно небольших размеров, на котором можно выполнять раскрой металлопроката ограниченных габаритов. Обычно ширина рабочей зоны у них составляет 1,5-3 м. При желании такие устройства можно перемещать в пределах цеха либо на другой производственный участок или объект.

Фото 12. Портативное устройство для плазменной резки

Стационарное – мощные автоматизированные линии с шириной координатного стола до 8 м. Устанавливаются стационарно, перемещение возможно только при условии предварительного демонтажа с использованием специальной грузоподъемной техники.

Фото 13. Стационарная машина

Стоимость станков с ЧПУ

Цены на плазменные установки с ЧПУ колеблются в широких пределах. Все зависит от разновидности и технических характеристик оборудования, функциональных возможностей, габаритных размеров рабочей зоны.

Стоимость полноценной автоматической линии начинается от 1,5 млн руб. Однако на большинство машин цена формируется по запросу с учетом индивидуальных потребностей заказчика, предполагаемых видов работ, комплектации установки и других параметров.

Дополнительно в общую цену могут быть включены расходы на вспомогательное оснащение (компрессоры, система вентиляции), а также на такие услуги, как монтаж, пуско-наладочные работы, обучение персонала, техническое обслуживание и др.

Производители оборудования

Сегодня плазменные ЧПУ выпускаются как зарубежными, так и отечественными производителями. В продаже есть машины разной ценовой категории, но то, что стоит дороже, не всегда является более качественным.

Отечественный производитель ПУРМ разрабатывает и производит плазменные станки ЧПУ с учетом суровых российских условий эксплуатации. Оборудование этой марки успешно используется предприятиями в средней полосе России и даже в условиях Крайнего Севера.

Фото 14. Оборудование отечественного производителя ПУРМ

Компания занимается не только изготовлением установок, но и поставками запасных частей, расходных материалов, комплектующих. При желании можно заказать шеф монтаж, пуско-наладку, послегарантийное обслуживание.

Как выбрать станок с ЧПУ?

Для правильного выбора плазменного станка ЧПУ необходимо определиться с такими моментами:

Виды работ – только прямолинейный раскрой или с возможностью вырезания деталей сложной конфигурации.
Максимальные размеры листового металлопроката – от этого зависят габариты рабочей зоны координатного стола.
Максимальная толщина материала – определяет номинальную мощность источника питания и тип используемого газа для резания.

Фото 15. Вырезание одиночной детали

Одной из основных характеристик оборудования является продолжительность включения (или ПВ). Этот параметр определяет интенсивность эксплуатации, а именно временной отрезок, на протяжении которого станок может работать без перерывов на охлаждение.

Обозначается ПВ в процентах – если продолжительность включения составляет 80 %, то это значит, что в течение 10-минутного рабочего цикла установка сможет работать 8 минут на максимальных нагрузках. В случае превышения этой нормы возможен ее перегрев и выход из строя. Однако большинство промышленных плазморезов с ЧПУ имеют продолжительность включения 100 %, поэтому рассчитаны на непрерывную работу на протяжении всей рабочей смены.

Не менее важной характеристикой установок является сила тока, которую выдает источник питания – именно она определяет предельную толщину обрабатываемого металлопроката.

Основные поломки машин

При эксплуатации плазменных станков с ЧПУ не наблюдается особых проблем с их работоспособностью. Однако есть несколько факторов, которые могут способствовать нарушению правильного функционирования оборудования:

Короткое замыкание в электросети – может стать причиной перегорания основных управляющих плат.
Перепады напряжения, если они превышают диапазон, установленный производителем – тоже могут привести к выходу из строя электрических компонентов.
Физический износ механизмов либо чрезмерное превышение установленного ресурса деталей.

Фото 16. Резание тонколистового металла

Любые нарушения в работе плазмореза можно устранить в сжатые сроки, но лучше своевременно выполнять техобслуживание, менять детали с большим износом и расходные элементы. Это обеспечит стабильную его работу, высокую производительность и качество реза.

Плазменная резка металла: принцип работы, технология, системы

Вся статья написана на бытовом языке, без сложных технических терминов, и поэтому она доступна для понимания любому заинтересованному посетителю, в том числе, не связанному с металлообработкой.

Содержание:

1. Технология плазменной резки

1.1 Принцип работы плазменной резки

Начнем мы с краткой расшифровки такого слова «плазма». Итак…

Плазма – представляет собой ионизированный квазинейтральный газ, образующий нейтральные молекулы и заряженные частицы. Плазма возникает при нагреве квазинейтрального газа (например кислорода) до достаточно высокой температуры при его активной ионизации. За счёт подвижности частиц в газе, плазма имеет свойство проводить электрический ток.

Много непонятных слов? Не страшно! Это определение нужно только для понимания сути – нагреваем газ примерно до 10000 о С, создаем давление и ионизацию – получаем плазму. Далее переходим к определению плазменной резки.

Плазменная резка – это один из способов раскроя металла, при котором в качестве режущего инструмента выступает струя плазмы. Между электродом и соплом зажигается электрическая дуга, в сопло подается газ (воздух или кислород) в 6-8 атмосфер, при взаимодействии с электрической дугой газ нагревается до температуры 5000-30000 о С и превращается в плазменную струю.

Итак, сейчас, я думаю, у Вас должно уже появиться представление, относительно того, что есть плазменная резка. Если нет, то предлагаю Вам посмотреть материал, в котором подробно все рассказывается.

1.2 Газы, используемые в плазменной резке

Теперь давайте остановимся поподробнее на газах, используемых в плазменной резке.

Воздушно-плазменная резка

В данном случае, в качестве плазмообразующего газа используется воздух. Это, пожалуй, самый дешевый вариант плазменного раскроя. Воздух подходит для резки почти всех видов металлов: чёрная сталь, нержавейка, медь, латунь и др. Воздух дает средние показатели относительно качества и скорости раскроя и подходит для большинства пользователей плазменной резки. Подробнее об этой резки можно почитать здесь.

Кислородная плазменная резка

Кислород используется в более профессиональных системах плазменной резки, где необходимо получить наилучшее качество и наибольшую скорость раскроя. Говоря о качестве, мы имеем ввиду перпендикулярность реза и минимальное количество шлака (облоя) с нижней стороны вырезаемой детали.

Плазменная резка с использованием защитных газов

Данная технология используется в передовых профессиональных системах плазменного раскроя. Комплексы такого оборудования стоят от 5 до 12 млн. рублей. В качестве режущего газа могут быть использованы: Кислород (О₂), Азот (N₂), Аргон (Ar) и воздух. Эти же газы могут использоваться как защитные, в определенных пропорциях. Использование защитных газов позволяет приблизить плазменную резку толстых заготовок (до 50 мм) к качеству лазерной.

Наиболее часто используемые показатели плазменной резки:

Толщина разрезаемого металла	0,5-70 мм	Зависит от тока резки
Толщина плазменной струи	0,5-2 мм	Зависит от толщины металла
Скорость плазменной резки	250-10000 мм/мин	Зависит от тока резки и толщины металла
Давление газа	5-12 Атм	Зависит от мощности источника плазмы
Ток плазменной резки	20-800 A	Зависит от толщины металла

1.3 Раскрой разных видов металлов

Плазменная резка подходит для раскроя почти всех металлов, но в отдельности для каждого вида металла существуют свои особенности. Рассмотрим наиболее востребованные металлы.

Плазменная резка стали

Существует много видов стали, мы не будем углубляться в марки и состав. Основное значение для плазменного раскроя имеет содержание в стали углерода – именно этот параметр определяет качество, которого получится добиться при плазменной резке.

Низкоуглеродистая сталь наиболее подходит для плазменного раскроя. Именно на неё ориентируются все производители источников плазмы создавая карты резки и табличные значения тока и скорости раскроя для разных толщин стали.

Высокоуглеродистая сталь (в том числе оцинкованная сталь) так же поддается плазменной резке, но тут для получения качественного реза нужна будет тонкая настройка оборудования и эксперименты с режимами раскроя.

Легированные стали так же можно резать плазмой (наиболее известная — нержавеющая сталь). Поскольку легированные стали используются в промышленности гораздо реже, табличных показателей для их раскроя производители аппаратов плазмы не предоставляют. Но по опыту, можем сказать, что показатели отличаются от раскроя низкоуглеродистой стали, в ту или иную сторону, в пределах 20%. Высоколегированную толстостенную сталь рекомендуют резать не воздухом, а смесью газов: азота, аргона и в некоторых случаях водорода, дабы не повредить её структуру вокруг реза.

Плазменная резка цветных металлов

При раскрое цветных металлов, таких как: алюминий, медь, титан, для получения качественного реза используют так же смесь газов: азота, аргона и водорода. Это связано с высокой стоимостью цветных металлов – не стабильный раскрой может привести к существенным денежным потерям в виде испорченных заготовок. Воздухом резать данные материалы тоже возможно, но как правило, в небольших объемах и со средним качеством кромки.

2. Ручная плазменно-дуговая резка металлов

Ручная плазменная резка производится при помощи портативных (мобильных) аппаратов плазменной резки, состоящих из:

Основного аппарата, содержащего трансформатор и выпрямительную подстанцию.
Силового кабеля питания.
Шлангопакета, идущего от аппарата до плазменного пистолета. Шлангопакет содержит воздушный шланг и силовой кабель.
Плазматрона (плазменного пистолета) – в нём происходит формирование плазмы.

Существует два основных способа ручного плазменного раскроя:

Косвенная резка плазменной струей. Данный метод используют в основном для резки не
металлических материалов. Электрическая дуга, формирующая плазму, в этом случае загорается между электродом и соплом плазматрона. Разрезаемый материал в формировании плазмы не учувствует, а резка осуществляется вырывающейся из резака плазменной струей.
Прямая плазменно-дуговая резка. Это как раз наш случай, так как данный метод используется для резки металлов. Он используется как в ручной, так и в механизированной плазменной резке. Электрическая дуга загорается между электродом и разрезаемым металлом и совмещаясь со скоростным потоком воздуха образует плазму. Получаемая плазменная струя обладает такой мощностью, что буквально испаряет металл в процессе резки.

Ручная плазменно-дуговая резка на столько хорошо себя зарекомендовала, что применяется сейчас почти на всех предприятиях, имеющих цех металлообработки. Большое количество частников предлагают выездные услуги плазменной резки, т.к. ручные аппараты очень мобильны, их можно переносить в руках или на плечевом ремне.

Основные преимущества ручных плазменных аппаратов:

Мобильность, портативность (ручные аппараты малой и средней мощности весят от 10 до 25 кг).
Доступность использования (работают от 220 V, сила тока зависит от мощности аппарата).
Универсальность (возможность резки всех видов металлов).
Доступная цена (ручные аппараты плазменной резки российского производства стоят от 15000 до 70000 руб.

3. Автоматическая плазменная резка

С появлением ручной плазменной резки данную технологию начали использовать совместно со станками с ЧПУ (числовое программное управление). Использование станков ЧПУ совместно с плазменным резаком позволяет производить раскрой листового металла, круглых и профильных труб с высокой точностью (±0,25-0,35 мм) и скоростью (до 7 м/мин).

Наиболее распространена автоматическая плазменная резка листового металла. Плазменные аппараты средней мощности режут листовой металл до 30 мм на пробой. Более профессиональные и мощные аппараты могут разрезать листы до 70 мм с высоким качеством.

Один и тот же аппарат плазменной резки может использоваться как для ручной резки, так и для автоматического раскроя, за исключением плазмотронов, которые разделяются на ручные и механизированные.

Для раскроя с ЧПУ как правило используются более мощные плазменные аппараты, чем для ручной резки. Наиболее востребованы аппараты мощностью от 65 до 125 А, питание у которых происходит от 380 V.

Плазменная резка на станке с ЧПУ позволяет резать металл толщиной до 60 мм с высоким качеством.

4. Применение плазменной резки

В силу своей универсальности и доступности плазменная резка сегодня применяется почти на всех средних и крупных предприятиях, занимающихся металлообработкой.
С применением плазменной резки изготавливаются металлоконструкции и изделия: двери, ворота, калитки, заборы, художественные орнаменты, узоры и флюгера, вешалки, отводы вентиляции, сваи и другие металлоизделия.

Многие предприниматели строят бизнес на плазменной резке, имея у себя оборудование и принимая заказы на раскрой металла.

5. Преимущества и недостатки плазменной резки

Чтобы говорить о преимуществах плазменной резки и ее недостатках, нужно определиться с чем мы будем сравнивать. У плазменного раскроя есть три основных конкурента – газо-кислородная резка, лазерная резка и гидроабразивная резка. Каждый из четырех видов раскроя имеет свою специфику применения. Подробное сравнение мы привели в предыдущей статье, рекомендуем Вам с ней ознакомиться.

Здесь же мы распишем основные преимущества и недостатки плазменной резки с практической точки зрения предприятий, которые ее используют. Итак…

Преимущества плазменной резки

Раскрой металла от 0,5 до 50 мм;
Раскрой всех видов металлов (алюминий, медь, титан, нержавейка, сталь и т.д.);
Точность плазменной резки 0,25-0,35 мм;
Скорость раскроя тонких металлов до 7 м/мин, быстрый пробой металла;
Мобильность ручных плазменных аппаратов;
Высокая степень готовности деталей (минимальная очистка от шлака).

Недостатки плазменной резки

Относительно высокая стоимость качественных плазменных аппаратов;
Высокая стоимость расходных материалов (сопло, электрод, защитный экран);
Наличие минимальной конусности реза;

Вот, в общем-то, все основные моменты, которые нужно знать, если Вы планируете использовать плазменную резку металлов в своих задачах.

По всем вопросам мы с радостью проконсультируем Вас по телефону 8 (800) 500-33-04!

Остались вопросы? Задайте их нашим специалистам!

Отправьте заявку и наш менеджер свяжется с вами в течение 3 минут!

Ваша заявка принята

Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время!

Если вы авторизованы в WhatsApp через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

Если вы авторизованы в Viber через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

Если вы авторизованы в Telegram через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

Станки плазменной резки металла с ЧПУ

Мы отправим Вам подробное предложение в течении 30 минут!

Оборудование для плазменной резки металла с ЧПУ

По просьбе клиентов завод «ТеплоВентМаш» запустил в производство бюджетное оборудование серии Start S–WT, особенностью которого является доступная цена, отсутствие стола для поддержки заготовок и системы дымоудаления. Оборудование рассчитано на резку листового металла толщиной от 0,5 до 30 мм. В комплект поставки входит:

Координатный стол на мощных шаговых двигателях;
Терминал управления с электрошкафом и компьютером;
Лицензионные программы Mach3 и SheetCam (рус.).

Цена: от 350 000 299 000 руб. Подробнее

Станки серии Start М30 имеют усиленный координатный стол и центральную систему дымоудаления. Рез металла от 0,5 до 30 мм. Данное оборудование поставляется в сборе, что позволяет исключить дополнительные работы по монтажу и наладке в месте установки.

В станке предусмотрен более широкий электро-пакет, чем в серии S–WT: кнопки останова по обоим сторонам портала, бесконтактные датчики движения портала. Пульт управления выполнен в более защищенном исполнении.

Цена: от 674 000 руб. Подробнее

Машина плазменной резки Start L50 имеет мощный стол, состоящий из прочной металлической станины и стоек, способных выдержать вес стальных листов толщиной в 50 мм.

Оборудование имеет эффективную секционную систему дымоудаления. Для предотвращения воздействий значительных температур на раму и поверхность координатного стола, возникающих в процессе резки, стол имеет болтовые и сварные соединения конструкций.

Цена: от 1 042 000 891 000 руб. Подробнее

Машины серии L100-Combi выполняют раскрой листового металла толщиной 0,5 – 100 мм с помощью газокислородной и воздушно-плазменной резки. Возможно размещение нескольких газовых или плазменных резаков на портале.

Цена включает комплект газового оборудования и газовый резак. Секционная система дымоудаления позволяет исключить задымление даже при резке толстых металлов.

Цена: от 1 126 000 руб. Подробнее

Оборудование для воздушно-плазменной резки

Прежде всего нужно сказать, что есть оборудование для ручной плазменной резки и для автоматизированного плазменного раскроя. В данной статье пойдет речь именно об автоматизированной плазменной резке с числовым программным управлением (ЧПУ) и об оборудовании, которое для нее необходимо, о его составе, цене и покупке.

Из чего же состоит оборудование для плазменной резки с ЧПУ?

Координатный стол с ЧПУ – перемещает плазматрон по заданной траектории. – состоит из компрессора, осушителя и фильтра. Данная система подготавливает сжатый воздух для подачи в источник плазмы.

Источник плазменной резки с плазматроном

Это основной элемент оборудования, при помощи которого производится воздушно-плазменная резка. Для ручной или автоматизированной резки источники плазмы не отличаются. Отличие состоит в плазматроне, присоединяющемся к источнику специальным кабелем. Плазматрон может быть для ручной резки или для автоматизированной резки с ЧПУ (см. фото).

По цене американский Hypertherm в 2-3 раза дороже чем Российские и Китайские аналоги, как сам аппарат, так и расходники. Но тут уж приходится выбирать между качеством, надежностью и ценой.

Координатный стол с ЧПУ

Наиболее обобщенное название – станок плазменной резки с ЧПУ. Все мы знаем, что это за оборудование, но если посмотреть поближе – возникает масса вопросов. Координатный стол превращает источник плазмы в автоматизированное оборудование для воздушно-плазменной резки листового металла с ЧПУ.

Консольное или портальное оборудование плазменной резки

Портальные станки плазменной резки с ЧПУ. Представляют собой надежную конструкцию с 3-ех осевой системой координат. Сам портал, на котором установлен плазменный резак, закреплен на раме станка с двух сторон и перемещается при помощи двух мощных двигателей с передачей шестерня-рейка. Портальные станки плазменной резки набирают все большую популярность, в силу своей надежности и высокой производительности.

Цены на оборудование для плазменной резки с ЧПУ производства завода «ТеплоВентМаш»

Бюджетные – предназначены для раскроя не толстых металлов, до 10-20 мм. Данные станки характеризуются небольшой производительностью, средним качеством реза, не большой функциональностью. Бюджетное оборудование для резки металла — цена до 500 000 руб.
Промышленные – резка толстых металлов до 100 мм. Возможность использования газового резака (помимо плазменного). Качество реза выше среднего, расширенный функционал станка. Купить оборудование для резки металла промышленного типа можно по цене до 1 500 000 руб.
Профессиональные – высокое качество реза и производительность, минимальный облой (шлак), возможность вырезать малые отверстия в толстых металлах, широкий функционал, тонкие настройки. Цена такого оборудования плазменной резки – 5-6 млн. руб.

Система подготовки сжатого воздуха

Очищенный сжатый воздух — неотъемлемый элемент автоматизированной плазменной резки. Система подготовки воздуха состоит из:

Компрессора для подготовки сжатого воздуха. В большинстве случаев подойдет компрессор с производительностью 550 л/мин, объемом ресивера – 100 л, выдерживающий 10 атмосфер.
Осушителя воздуха. Сухой воздух нужен для стабильного качества реза и продления срока службы расходных материалов.
Фильтра воздушно-масленого. Так же влияет на качество реза и срок службы расходных материалов.

Имея данную систему подготовки воздуха Вы убережете себя от многих проблем, связанных с работой источника плазмы и качеством вырезаемых деталей.

Купить оборудование воздушно-плазменной резки

Процесс выбора и покупки оборудования, с его дальнейшей установкой, происходит по следующей схеме:


Отправьте Ваш запрос	Подбор оборудования под Ваши задачи	Согласование и подписание договора	Производство 5-30 дней	Доставка, пуско-наладка, обучение

За 11 лет работы компании «ТеплоВентМаш», с 2008 по 2019 год было произведено и продано 558 станков плазменной резки, в 105 городов России.

Читайте также: