Воздушно плазменная резка металла оборудование

Обновлено: 05.07.2024

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

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

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

Устройство плазмореза

Плазморез состоит из нескольких блоков:

источник электропитания; ;
компрессор;
комплект кабель-шлангов.

Источник электропитания

Источником электропитания может быть:

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

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

Конструкция и схема подключения плазмотрона

Конструкция плазмотрона состоит из следующих составляющих:

Компрессор

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

Результат работы плазмотрона

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

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

Технология

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

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

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

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

Резка плазменной струей

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

Плазменно-дуговая резка

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

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

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

Видео

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

Принцип работы воздушно-плазменной резки металла

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

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

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

Принцип работы плазменного резака

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

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

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

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

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

Типы плазмотронов

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

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

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

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

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

Какие газы используются, их особенности

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

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

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

Достоинства и недостатки плазменной резки

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

Возможности плазменной резки

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

Плазменная резка металла: оборудование

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:
1. 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.
2. Поджиг дежурной дуги за счет подачи высокого напряжения и возбуждение режущей дуги при касании пилотной к разрезаемому материалу.
3. 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.

Аппараты плазменной резки

Для резки металлов с разным содержанием углерода, легирующих элементов применяется оборудование воздушно - плазменной резки. Производитель ПУРМ производит плазменную резку разных видов по назначению, мощности и другим параметрам, что позволяет купить подходящее для решения конкретных производственных задач устройство.

Сущность процесса плазменной резки

Одним из самых высокотехнологичных способов раскроя металлопроката на заготовки нужных размеров и форм является воздушно - плазменная резка. В качестве режущего инструмента выступает струя плазмы, которая прожигает сталь всего за несколько секунд (в зависимости от толщины) – это в десятки раз быстрее по сравнению с классической газокислородной технологией.

Полная комплектация состоит из:
- источника питания;
- плазмотрона;
- принудительной системы охлаждения (водяной или воздушной);
- шланг-пакета.
При плазменной резке плазмотрон подается к поверхности разрезаемого материала, затем осуществляется поджиг дежурной дуги с последующим возбуждением режущего потока плазмы.

Преимущества аппаратов для плазменной резки

За счет применения современных технологий, качественных комплектующих при производстве, устройства марки ПУРМ для плазменной резки отличаются такими преимуществами:
- Большой диапазон разрезаемых толщин – в зависимости от вида до 100 мм.
- Возможность раскроя углеродистых, нержавеющих сталей, меди и алюминия.
- Повышенная точность и чистота реза по металлу.
- Стабильный процесс горения дуги.
- Высокая скорость резания металла.
- Минимальное энергопотребление.
Качество резки зависит от правильной настройки рабочих параметров (силы тока, скорости перемещения плазмотрона) с учетом толщины и марки стали. Если ток выставляется на самом устройстве, то скорость ведения резака вдоль линии реза исполнитель корректирует самостоятельно, поэтому здесь нужен большой опыт и знания техпроцесса.

Выбор устройства

Данные аппараты применяют как на крупных промышленных предприятиях, так и в небольших мастерских. Поэтому нужно выбрать оптимально подходящее для конкретных работ оборудование.

При выборе аппарата важно обращать внимание на следующие параметры:
- Рабочий ток при резке. Отражается в маркировке, влияет на максимальную толщину разрезаемой стали.
- Продолжительность включения (ПВ). Отражает длительность работы в условиях максимальных нагрузок. Так, ПВ 100 % означает, что устройство может работать на максимальной мощности на протяжении 10 минут из 10 возможных, не нагреваясь при этом до критической температуры.
- Напряжение питающей сети. Оборудование рассчитано на работу от 220 или 380 В.
Группа компаний ПУРМ производит и продает аппараты воздушно - плазменной резки сталей разных марок и толщин. Обращайтесь – проконсультируем по выбору плазменных аппаратов и доставим товар в любую точку Москвы и МО.

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.

Похожие статьи

Плазмотрон для воздушно-плазменной резки: виды, принцип работы, критерии выбора

Что представляет собой плазмотрон на воде

Что такое плазма и плазмотрон?

Линия поперечной резки металла

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

Плазменная резка и особенности плазменно-воздушного оборудования

Плазменная резка при помощи плазменно-воздушного оборудования является одним из наиболее эффективных методов разделительной обработки практически всех видов металлов и их сплавов. Существует довольно большое количество разновидностей аппаратов для плазменно-воздушной обработки металла, поэтому важно знать наиболее важные их характеристики и особенности, которые следует учитывать при выборе этого оборудования.

Плазменная резка при помощи плазменно-воздушного оборудования является одним из наиболее эффективных методов разделительной обработки практически всех видов металлов и их сплавов. Это обусловлено не только высокими характеристиками плазменной резки (экономичность, быстрота, эффективность), но и превосходным качеством результатов. Плазменно-воздушные аппараты позволяют получать предельно тонкие и ровные края с минимальным количеством легкоудаляемого грата на кромках без коробления или деформации самого металла. Такое возможно благодаря колоссальной температуре плазмы, которая образуется в результате подачи сжатого воздуха на образующуюся между плазмотроном и изделием/заготовкой электрическую дугу.

Существует довольно большое количество разновидностей аппаратов для плазменно-воздушной обработки металла, поэтому важно знать наиболее важные их характеристики и особенности, которые следует учитывать при выборе этого оборудования.

Разновидности аппаратов для ручной плазменно-воздушной резки

Все аппараты плазменной резки можно поделить по следующим типам:
- Ручные – аппараты для ручной плазменной резки, которые используются и в условиях цеха, и на объектах. Так как работа производится вручную, качество реза несколько ниже из-за допустимых погрешностей
- Машинные – аппараты для работы в условиях цеха. Позволяют получать идеальные (в том числе и фигурные) резы. Имеют значительные габариты и менее мобильны, чем ручной тип плазморезов
Также можно провести классификацию по принципу работы:
- Контактные – используются для резки токопроводящих металлов, так как в данном случае само изделие выступает в качестве анода. Дуга возникает между металлом и электродом
- Бесконтактные – в данном случае сам разрезаемый металл не участвует в образовании дуги, которая возникает между внутренним электродом плазмотрона и его наконечником
По типу источника питания:
- Инверторные – экономичные по затрате электроэнергии, малогабаритные, обеспечивают стабильное горение дуги, но более требовательны к качеству электропитания
- Трансформаторные – тяжелее, больше, но отличаются более высокой продолжительностью нагрузки, хоть и потребляют больше энергии
Принцип резки у всех аппаратов схож. Плазмообразующий газ подается в плазмотрон, в котором находится катод (электрод). Для этого используется встроенный или выносной компрессор, баллон со сжатым воздухом, который обязательно подается через фильтр и осушитель. В результате возгорания дуги образуется плазма, которая вырывается из наконечника плазмотрона и разрезает металл толщиной от 1 мм и более.

Из-за высокой температуры и скорости плазменной струи, эффективность резки в несколько раз выше, чем при газокислородной резке. При этом металл не коробится и не деформируется, а грат, образующийся на краях реза, легко удаляется, после чего остаётся ровная кромка.

Ключевые критерии выбора аппарата плазменно-воздушной резки

Основной упор мы сделаем на критерии выбора аппарата именно для ручной плазменно-воздушной резки, так как они наиболее распространены, могут применяться практически в любых условиях. Итак, к самым важным параметрам оборудования можно отнести:
- Мощность аппарата и номинальный ток – мощность указывается в кВт, а номинальный ток – в амперах. Чем выше номинальный ток, тем более толстый металл способен будет разрезать плазмотрон. Причем большим плюсом здесь будет возможность плавной регулировки тока
- Продолжительность нагрузки – очень важный показатель – это соотношение времени непрерывной работы и последующего «отдыха». Чем выше ПН, тем эффективнее будет работа аппарата, что особенно важно в условиях повышенной интенсивности эксплуатации
- Толщина и тип разрезаемого металла – очень важно обращать внимание не только на толщину металла, но и его тип, так как если аппарат рассчитан на резку низкоуглеродистых сталей толщиной до 10 мм, то с высоколегированной сталью той же толщины он попросту не справится
- Толщина реза – определяется характеристиками самого плазмотрона и его наконечника. Чем тоньше толщина реза, тем лучше, так как коэффициент потери металла снижается, а концентрация плазменного потока увеличивается, как и продуктивность всей резки
- Тип аппарата (инверторный/трансформаторный) – вес инверторного аппарата может быть втрое-вчетверо меньше, чем масса аналогичного трансформатора. Габариты инвертора также будут меньше, что сказывается на удобстве его использования
- Наличие дополнительных функций – принудительное воздушное или водяное охлаждение, защита от перегрева, наличие дисплея и прочие дополнительные функции делают работу с аппаратом удобнее и продуктивнее
В качестве хорошего примера можно привести продукцию «БАРС», применяемую в промышленных предприятиях и в частных мастерских. Аппараты инверторного типа предназначены для качественной плазменно-воздушной резки с хорошим КПД и точностью обработки металла. Эти профессиональные аппараты с высоким классом защиты (IP 21S) оснащены MOSFET модулями, которые и делают их максимально эффективным, экономичным и компактным. Они оснащены плавным регулятором и индикатором сварочного тока, что позволяет точно настроить ток резки, от которого зависит толщина реза, а так же есть «функция защиты от перегрева». В работе все аппараты плазменно-воздушной резки БАРС показывают себя как надежное и высокоэффективное оборудование, работу с которыми можно начинать без предварительного разогрева металла, а слой краски, масла, ржавчины или других металлов не влияют на сам процесс резки.

Важные рекомендации при плазменно-воздушной резке металла
1. В процессе плазменной резки сопло не должно касаться металла заготовки.
2. Выполняйте резку с равномерной скоростью в соответствии с требованиями по качеству резки и толщине обрабатываемого металла. Процесс работы должен быть с плавной нарастающей величины скорости.
3. В конечной стадии резки постепенно снижайте скорость, заканчивать ход работы резкой остановкой движения недопустимо.
4. Нельзя прижимать воздушный шланг в процессе резки, иначе возможен выход из строя самого плазмотрона и его расходных материалов.
5. Если на сопле есть капли растворённого металла, то эффективность охлаждения снижается. Вовремя очищайте сопло от брызг металла.
6. Бережно обращайтесь с оборудованием. Необходимо следить за общим состоянием аппарата и не использовать аппарат для плазменно-воздушной резки при недопустимой величине напряжения по его техническому паспорту.
В конечном счете, все зависит от конкретных потребностей каждого мастера. Но, опираясь на вышеприведенные критерии и характеристики, вы сможете подобрать наиболее подходящий аппарат для плазменной резки металла, исходя из конкретных целей и потребностей.

У каждого инвертора есть свои плюсы и минусы. Мы протестировали 5 портативных моделей для MMA-сварки до 200 А, обращая внимание на соответствие заявленных производителем показателей.

Многие аргонодуговые горелки (TIG) используются с газовыми линзами. Преимущество в том, что линзы обеспечивают надежную газовую защиту свариваемых материалов.

Современные композитные баллоны отличаются от своих прародителей достаточно многими параметрами. Однако, не многие в курсе о том, что всеми известный газовый баллон развивается, как торговая единица и имеет большой спрос.

Читайте также: