Устройство плазмореза по металлу

Обновлено: 18.05.2024

Аппаратами, предназначенными для плазменной резки металла широко пользуются на производствах уже давно. Однако сейчас они все чаще появляются в небольших мастерских, частных домах и гаражах. Связано это в первую очередь с тем, что аппарат для плазменной резки позволяет не только обрабатывать различные металлы и сплавы, но и делать это с применением различных фигурных резов без дополнительной финишной обработки.

Рейтинг ТОП-13 плазморезов

В таблице, предоставленной ниже, собранные самые достойные на наш взгляд модели плазморезов с кратким описанием их преимуществ, за которые устройства попали в ТОП.

Номинация	Рейтинг 0/5	Преимущества	Наименование товара	Цена
Бытовые плазморезы	4.5	Ток регулируется плавно. Низкое электропотребление.	Eland CUT-40	31 100 р
	4.7	Термостойкий корпус. Аккуратный рез.	Aurora Airhold 42	27 400 р
	4.4	Защищен от перегрева. Цена.	ТСС Top CUT-40	24 700 р
	4.5	Тихий. Хорошая комплектация.	Rilon CUT 40	19 000 р
Со встроенным компрессором	4.7	Высокая производительность. Удобство в подключении и эксплуатации.	Hypertherm Powermax 30 AIR	21 500 р
	5	Удобен в эксплуатации. Высокая продолжительность службы.	Blueweld Prestige Plasma 54 Kompressor	130 000 р
	4	Невысокая цена. Быстрое охлаждение.	ТСС Top CUT-50К	50 000 р
	4.3	Прост в использовании. Производителен.	Telwin Technology Plasma 54 Kompressor	90 000 р
С высокочастотным поджигом	4.5	Гибкая настройка. Высокая производительность.	Aurora Airforce 80	88 300 р
	4.3	Полуавтоматическое управление. Высокий ПВ.	Fubag Plasma 65 T	43 000 р
	4.3	Легкость. Хорошая вентиляция воздуха.	Сварог Real CUT 45 (L207)	44 000 р
	4.9	Гибкая настройка. Высокая прочность корпуса.	Ресанта ИПР-40	45 000 р
	4.6	Быстро охлаждается. Удобно управлять.	FoxWeld Varteg Plasma 70	52 800 р

Бытовые плазморезы

Устройства, предназначенные для непродолжительной и несложной работы – бытовые плазморезы. Чаще всего аппараты для плазменной резки такого типа стоят недорого и отличаются своими небольшими размерами и удобством использования.

Eland CUT-40

Eland CUT-40 – прибор, который с лёгкостью удовлетворит бытовые потребности и может использоваться при проведении строительных работ или в частной мастерской. В плазморезе предусмотрена плавная настройка силы тока, позволяющая отрегулировать требуемый режим реза. Кроме того, Eland CUT-40 отличается низким энергопотреблением и повышенной защищенностью всех компонентов от воздействия влаги и пыли.

Напряжение – 220 В.
Выходной ток – 15-40 А.
Мощность – 4800 Вт.
Вес – 12 кг.
Давление воздуха – 4 бар.
ПВ – 60%.

Единственный недостаток устройства – короткий кабель. Модель подойдёт для регулярного использования.

Aurora Airhold 42

Aurora Airhold 42 – плазморез, который оснащён понятным блоком управления, отличающийся возможностью использования в сложных температурных условиях. Аппарат для плазменной резки Аврора оборудован усиленным термостойким корпусом и одно из его преимуществ – аккуратный разрез метала.

Напряжение – 220 В.
Выходной ток – 20-40 А.
Мощность – 6600 Вт.
Вес – 9 кг.
Давление воздуха – 4-5 Бар.
ПВ – 60%;

Минус данного прибора – быстрый нагрев. Несмотря на это, Aurora Airhold 42 – достойный прибор для бытового и полупрофессионального применения.

ТСС Top CUT-40

ТСС Top CUT-40 – продуманное оборудование, оснащённое не только усиленным корпусом, но и системой отвода теплого воздуха, позволяющей снизить нагрев устройства и ускорить его остывание, продлить долговечность. Удобное управление и простые настройки выходного тока, а также небольшие размеры и энергоэффективность – параметры из-за которых стоит присмотреться к этому плазморезу.

Напряжение – 220 В.
Выходной ток – 10-40 А.
Мощность – 5400 Вт.
Вес – 11 кг.
Давление воздуха – 4-5 Бар.
ПВ – 60%.

Минус устройства – высокий уровень шума.

Rilon CUT 40

Rilon CUT 40 – компактен и удобен. Этот прибор, отличающийся наличием вентиляционных отверстий на корпусе, позволяющих уменьшить, перегрев при эксплуатации, прослужит долго. Плазморез не издает лишнего шума и может быть комфортно использован в домашних условиях. Кроме того, в комплект устройства входит все необходимое для работы.

Напряжение – 220 В.
Выходной ток – 20-40 А.
Мощность – 3600 Вт.
Вес – 12,5 кг.
Давление воздуха – 4-5 Бар.
ПВ – 60%.

Корпус устройства не отличается высокой прочностью и это главный его недостаток.

Плазморезы со встроенным компрессором

Отличаются универсальностью и мобильностью. Они не нуждаются в дополнительной покупке компрессора или подключения их к стационарным агрегатам. Кроме того, их выделяет удобство управления. Ими можно пользоваться в любом месте.

Hypertherm Powermax 30 AIR

Плазморез, который относится уже к профессиональному оборудованию. Цена устройства соответственно выше, чем у представленных ранее моделей. Несмотря на наличие дополнительного оборудования – компрессора, вес устройства не очень большой, а габариты – достаточно компактны. Плазморез отличается высокой производительностью и надёжностью.

Напряжение – 120-240 В.
Выходной ток – 15-30 А.
Мощность – 3800 Вт.
Вес – 13,4 кг.
ПВ – 35%.

Blueweld Prestige Plasma 54 Kompressor

Более бюджетный вариант плазмореза. Он отличается удобным управлением и легкой настройкой работы, а также повышенной скоростью реза. Устройство оснащено защитой от перегрузки, температурных воздействий, а также перепадов в сети и может быть использовано в наиболее экстремальных условиях. Аппарат имеет повышенные показатели безопасности для оператора, а его небольшая масса и скромные размеры позволяют легко транспортировать прибор.

Напряжение – 220 В.
Выходной ток – 7-40 А.
Мощность – 4500 Вт.
Вес – 16,8 кг.
ПВ – 30%.

Единственный недостаток устройства – его короткий кабель.

ТСС Top CUT-50К

ТСС Top CUT-50К – бюджетный плазморе. Он оснащён воздушным охлаждением и компактен, несмотря на свой внушительный вес. Кроме того, он отличается повышенным для компрессорного плазмореза показателями ПВ и выходного тока.

Напряжение – 220 В.
Выходной ток – 15-50 А.
Мощность – 4000 Вт.
Вес – 24 кг.
ПВ – 60%.

Telwin Technology Plasma 54 Kompressor

Устройство Telwin Technology Plasma 54 Kompressor оснащено защитой от перепадов напряжения, отличается простой настройкой и использования, а также долговечностью.

При работе аппарат издает много шума.

Плазморезы с высокочастотным поджигом

Это оборудование чаще всего используется для выполнения профессиональных работ. Такие плазморезы режут быстрее и качественнее, кроме того – их включение в работу происходит намного быстрее.

Aurora Airforce 80

Aurora Airforce 80 – это включение в работу в короткое время и возможность обрабатывать изделия толщиной до 30 мм. Удобное отслеживание и регулирование основных характеристик и встроенный манометр, а также скромные размеры и повышенная мощность – залог эффективной и качественной работы. Недостаток оборудования – большой вес.

Напряжение – 380 В.
Выходной ток – 20-80 А.
Мощность – 113000 Вт.
Вес – 30,8 кг.
Давление воздуха – 4-5 Бар.
ПВ – 40%.

Fubag Plasma 65 T

Fubag Plasma 65 T оснащен оборудованием для фильтрации и осушения воздуха. Это позволяет продлить срок службы расходного материала. Отличные показатели ПВ позволяют эффективно и быстро выполнять все поставленные перед устройством задачи. Недостаток прибора – высокое энергопотребление.

Напряжение – 380 В.
Выходной ток – 20-65 А.
Мощность – 9500 Вт.
Вес – 12,5 кг.
Давление воздуха – 3,5-6 Бар.
ПВ – 90%.

Сварог Real CUT 45 (L207)

Достаточно мощный и при этом компактный, и очень легкий (8 кг) Сварог Real CUT 45 (L207). В устройстве предусмотрено большое количество отверстий, позволяющих быстро отводить излишки тепла. Аппарат легко переносится и быстро подключается. Не очень длинный провод – недостаток, который достаточно просто устраняется.

Напряжение – 220 В.
Выходной ток – 20-45 А.
Мощность – 4300 Вт.
Вес – 8 кг.
Давление воздуха – 4 Бар.
ПВ – 60%.

Ресанта ИПР-40

Ресанта ИПР-40 – отличается удобством транспортировки и эксплуатации. Повышенные защитные характеристики корпуса защищают устройство от ударов и внешних повреждений. Простота настройки и контроль текущего состояния – дополнительные плюсы Ресанта ИПР-40. Минус – высокий уровень шума.

Напряжение – 220 В.
Выходной ток – 15-40 А.
Мощность – 6600 Вт.
Вес – 10,25 кг.
Давление воздуха – 5 Бар.
ПВ – 35%.

FoxWeld Varteg Plasma 70

FoxWeld Varteg Plasma 70 — полупрофессиональный плазморез, оснащенный дополнительными защитными механизмами, сообщающими о недостатке воздуха и перегреве. Он лёгок в управлении и отличается высокой производительностью. Минус данного устройства – его крупные габариты.

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

Как работает плазморез — устройство, принцип работы

Плазменная резка широко используется в изготовлении металлоконструкций и других отраслях. С её помощью можно быстро и качественно разрезать любой токопроводящий материал, а также некоторые нетокопроводящие материалы – пластик, камень и дерево. Разрезать трубы, листовой металл, выполнить фигурный рез или изготовить деталь можно просто, быстро и удобно с помощью технологии плазменной резки. Чтобы работа с плазморезом давалась легко, а рез получался красивым и ровным, не мешает узнать принцип работы плазмореза, который даст базовое понятие, как можно управлять процессом резки. В статье мастер сантехник расскажет, как работает плазморез.

Как устроен плазморез

Главными узлами плазмореза являются:

Источник постоянного тока (трансформатор или инвертор);
Плазмотрон (плазменный резак);
Воздушный компрессор.

Применение постоянного тока обусловлено необходимостью регулирования температура пламени горелки, что невозможно при применении источников переменного тока.

Повышающие трансформаторы более громоздки, энергоемки, но при этом стойки к перепадам напряжения. Их преимуществом перед инверторами является возможность получать очень высокие напряжения, с их помощью специалисты могут резать металл больших толщин (до 8 см).

Инверторы занимают меньшую площадь и экономичнее трансформаторов (за счет более высокого КПД), однако, они не позволяют получать высоких напряжений. Как следствие – невозможность реза металла большой толщины (до 3 см).

Поэтому такие устройства распространены, по большей мере, на малых предприятиях и в небольших мастерских. Их принцип действия прост, поэтому агрегатом могут пользоваться младшие специалисты после проведения инструктажа, как работает аппарат.

Рабочий орган аппарата имеет сложное внутреннее устройство. В отличие от кислородно-ацетиленового резака, в случае плазменной сварки, он получил особое название – плазмотрон.

В его корпусе находятся следующие узлы:

Сопло;
Электрод;
Изолятор;
Узел приема сжатого воздуха.

Возбудителем электрической дуги является электрод. Материалами его изготовления, чаще всего, являются гафний, цирконий и бериллий. Эти редкие металлы имеют свойство образовывать тугоплавкие оксидные пленки, которые защищают электрод от разрушения под воздействием высоких температур. Однако, по своим экологическим характеристикам, гафний превосходит другие металлы, ввиду меньшей радиоактивности и применяется чаще остальных.

Сопло плазменного резака выполняет функцию создания высокоскоростного потока плазмы. Геометрическая конфигурация сопла определяет скорость работы и мощность плазмореза, а также качество получаемой кромки реза. Последний параметр зависит от длины сопла.

Воздушный компрессор нужен для получения сжатого воздуха требуемого давления. Помимо этого, он применяется еще и для охлаждения рабочих элементов плазмореза.

Источник питания, плазмотрон, и воздушный компрессор соединяет между собой комплекс кабелей и шлангов.

Все аппараты плазменной резки можно разделить на две категории: ручные плазморезы и аппараты машинной резки.

Ручные плазморезы используются в быту, на маленьких производствах и в частных мастерских для изготовления и обработки деталей. Основная их особенность в том, что плазмотрон держит в руках оператор, он ведет резак по линии будущего реза, держа его на весу. В итоге рез получается хоть и ровным, но не идеальным. Да и производительность такой технологии маленькая. Чтобы рез получился более ровным, без наплывов и окалины, для ведения плазмотрона используется специальный упор, который одевается на сопло. Упор прижимается к поверхности обрабатываемой заготовки и остается только вести резак, не переживая за то, соблюдается ли необходимое расстояние между заготовкой и соплом.

На ручной плазморез цена зависит от его характеристик: максимальной силы тока, толщины обрабатываемой заготовки и универсальности. Например, существуют модели, которые можно использовать не только для резки металлов, но и для сварки. Их можно отличить по маркировке:

CUT – разрезание;
TIG – аргонодуговая сварка;
MMA – дуговая сварка штучным электродом.

Сила тока и толщина заготовки – основные параметры, по которым подбирается плазморез. И они взаимосвязаны.

Чем больше сила тока, тем сильнее плазменная дуга, которая быстрее расплавляет металл. Выбирая плазморез для конкретных нужд, необходимо точно знать, какой металл придется обрабатывать и какой толщины. В приведенной ниже таблице указано, какая сила тока нужна для разрезания 1 мм металла. Обратите внимание, что для обработки цветных металлов требуется большая сила тока. Учтите это, когда будете смотреть на характеристики плазмореза в магазине, на аппарате указана толщина заготовки из черного металла. Если вы планируете резать медь или другой цветной металл, лучше рассчитайте необходимую силу тока самостоятельно.

Например, если требуется разрезать медь толщиной 2 мм, то необходимо 6 А умножить на 2 мм, получим плазморез с силой тока 12 А. Если требуется разрезать сталь толщиной 2 мм, то умножаем 4 А на 2 мм, получаем силу тока 8 А. Только берите аппарат плазменной резки с запасом, так как указанные характеристики являются максимальными, а не номинальными. На них можно работать только непродолжительное время.

Станок с ЧПУ плазменной резки используется на производственных предприятиях для изготовления деталей или обработки заготовок. ЧПУ означает числовое программное управление. Станок работает по заданной программе с минимальным участием оператора, что максимально исключает человеческий фактор на производстве и увеличивает производительность в разы. Качество реза машинным аппаратом идеально, не требуется дополнительная обработка кромок. А самое главное – фигурные резы и исключительная точность. Достаточно ввести в программу схему реза и аппарат может выполнить любую замысловатую фигуру с идеальной точностью. На станок плазменной резки цена значительно выше, чем на ручной плазморез. Во-первых, используется большой трансформатор. Во-вторых, специальный стол, портал и направляющие.

Аппараты машинной плазменной резки используют для охлаждения воду, поэтому могут работать всю смену без перерыва.

Так называемый ПВ (продолжительность включения) равен 100 %. Хотя у ручных аппаратов он может быть и 40 %, что означает следующее: 4 минуты плазморез работает, а 6 минут ему необходимо для того, чтобы остыть.

Чтобы понять принцип работы плазмореза, необходимо ознакомиться с технологией плазменной резки.

Прежде всего, необходимо определиться с понятием плазмы, а также для чего она нужна. Плазма – это высокотемпературный ионизированный газ, обладающий высокой электропроводностью.

Технологический процесс резки плазмой основан на идее газоэлектрической горелки, работающей на основе сварочной дуги. Это достигается построением специальной электрической цепи в следующей последовательности:

Вольфрамовый стержень соединяется с отрицательным полюсом источника постоянного тока;
Положительный полюс источника постоянного тока соединяется с соплом горелки или изделием;
Подача аргона или гелия в горелку.

Результатом этих операций становится загорание дуги между стержнем вольфрама и соплом. Образовавшаяся дуга подвергается сжатию под воздействием канала из жаропрочного сплава.

Вследствие этого, возникает очень высокое давление и происходит резкое повышение температуры дуги.

Возникновение потока плазмы генерирует вокруг себя сильное магнитное поле, еще сильнее сжимающее плазму и повышающее ее температуру.
Образовавшееся пламя плазмы достигает сверхвысоких температур: выше тридцати тысяч градусов Цельсия. Такое пламя в состоянии качественно как разрезать, так и сваривать любой материал.

В сюжете - Как работает плазморез

Особенности работы аппарата

При включении аппарата плазменной резки с трансформатора на плазмотрон поступает электрический ток высокого напряжения. Вследствие этого, образуется высокотемпературная электрическая дуга. Поток сжатого воздуха, проходя сквозь дугу, возрастает в объеме на один порядок и становится токопроводящим.

Ионизированный поток газа (плазма), за счет прохождения через сопло, увеличивает свои термодинамические характеристики: скорость возрастает до 800 м/с, а температура до 30 тыс. градусов Цельсия. Электропроводность плазмы сопоставима по значению с электропроводностью обрабатываемого металла.

Резание металла происходит вследствие его физического расплавления от действия высокой температуры. Незначительная окалина, которая возникает в процессе резки, сдувается потоком сжатого воздуха.

Скорость резания обратно пропорциональна диаметру сопла плазменной горелки. Для формирования качественной плазменной дуги следует применять тангенциальную или воздушно-вихревую подачу сжатого воздуха.
Особенность режущей дуги состоит в том, что ее действие носит локальный характер: в процессе резания не происходит деформации или нарушения поверхностного слоя обрабатываемого изделия.

Где применяются плазморезы

Плазменная резка и сварка являются незаменимыми способом обработки металла, когда дело касается работы с высоколегированными сталями. Поскольку такие материалы применяются в огромном числе отраслей промышленности, то применение плазморезов получает все большее развитие.

Наибольшее распространение плазменная сварка получила в изготовлении различных металлоконструкций. Плазменная резка металла также широко применяется в тяжелом машиностроении и при прокладке трубопроводов.
На крупных машиностроительных заводах получили распространение автоматизированные линии плазморезов.

Плазморезом следует производить резку абсолютно любых материалов по своему происхождению: как токопроводящих, так и диэлектрических.

Технология плазменной резки дает возможность резки стальных листовых деталей, особенно сложных конфигураций. Сверхвысокая температура пламени горелки позволяет резать жаропрочные сплавы, в состав которых входит никель, молибден и титан. Температура плавления этих металлов превышает 3 тыс. градусов Цельсия.

Плазморез является дорогостоящим профессиональным инструментом, поэтому практически не встречается в личном подсобном хозяйстве. Для единичных работ, в независимости от их сложности, мастера могут обойтись доступными инструментами для резки металла, например, электрической болгаркой.

Там же, где стоят задачи резки высоколегированных сплавов в промышленных масштабах, аппараты плазменной резки являются незаменимыми помощниками. Высокая точность реза, работа с любым материалом – достоинства плазморезов.

Ручная плазменная резка применяется в отраслях, где требуется изготавливать листовые детали сложных геометрических контуров. Примерами таких отраслей является ювелирная промышленность и приборостроение.

Плазморезы являются безальтернативным инструментом получения деталей сложного контура, особенно из тонколистовой стали. Там, где листовая штамповка не справляется с задачей получения изделий из очень тонкого листового проката, на помощь технологам приходит плазменная резка.

Не обходится без плазморезов и проведение сложных монтажных работ по установке металлоконструкций. При этом отпадает необходимость использовать кислородный и ацетиленовый баллоны, это повышает безопасность процесса резания металла. Этот технологический фактор облегчает проведение работ по резке металла на высоте.

Устройство плазмореза имеет свои особенности, поэтому аппарат имеет ряд негативных особенностей. Недостатком плазморезов считается высокая стоимость аппарата, сложная настройка и относительно невысокая толщина разрезаемого материала (до 22 см), в сравнении с кислородными резаками (до 50 см).

Ручной плазморез находит свое применение в небольших мастерских по производству сложных и нестандартных деталей. Особенностью работы ручного плазмореза, является высокая зависимость качества реза от квалификации резчика.

По той причине, что оператор плазменной резки держит плазмотрон на весу, производительность процесса резания металла невысокая. Для большего соответствия требуемым геометрическим характеристикам, для ведения рабочего органа плазмореза применяется специальный упор. Этот упор фиксирует сопло к поверхности заготовки на определенном расстоянии, что облегчает процесс резки.

Стоимость ручного плазмореза находится в прямой зависимости от его функциональных характеристик: максимального напряжения и толщины обрабатываемого материала.

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

Применение установок

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

Виды станков

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.

Читайте также: