Подготовка металла к плазменной резке

Обновлено: 07.01.2025

ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА:

П лазменная резка может использоваться в различных отраслях промышленности. Плазменная резка-это процесс, при котором в столб дуги постоянно подается неионизированный газ. Благодаря энергии дуги этот газ нагревается, ионизируется и превращается в плазменную струю. В современном оборудовании плазменная дуга дополнительно сжимается вихревым потоком газа, поэтому создается очень интенсивный и концентрированный источник тепловой энергии, который превосходно подходит для резки металлов.

Способ плазменной резки можно использовать для большинства металлов (газовой резкой нельзя резать нержавеющую сталь, алюминий, медь). Кроме того, плазменная резка более чистый, дешевый и удобный способ резки металла, так как для плазменной резки используются в качестве исходных материалов воздух и электричество.

Правильно подключенное оборудование плазменной резки более безопасно, чем оборудование газовой резки, так как в этом случае в горелке не возникает опасность обратного удара пламени.

Способ плазменной резки превосходно подходит для проплавления отверстий, так как сжатая плазменная дуга очень концентрированно нагревает и плавит металл в месте разреза и в то же время интенсивно, благодаря воздействию скоростного потока газа, удаляет расплавленный металл. Кроме того, для плазменного проплавления отверстий не требуется предварительный прогрев металла, способом плазменной резки легче резать разнородные металлы.

Способом плазменной резки можно резать металлы разнообразной толщины. В зависимости от мощности аппарата плазменной резки можно разрезать как алюминий, так и нержавеющую или углеродистую сталь, а также титан толщиной несколько сантиметров.

При подготовке оборудования к работе в аппарат плазменной резки подается сжатый воздух. Возможны три источника сжатого воздуха: баллоны сжатого воздуха, подключение к имеющейся на заводе системе сжатого воздуха или небольшой воздушный компрессор. Большинство аппаратов плазменной резки имеют регулятор, необходимый для подачи и распределения потока воздуха в системе.

По окончании резки слегка наклоните горелку в сторону конца разреза или временно остановитесь, чтобы закончить резку. После того, как вы отпустили кнопку выключателя на плазменной горелке, некоторое время будет подаваться воздух для охлаждения частей горелки, и в случае необходимости резку можно снова возобновить.

Выходная мощность

Номинальная мощность аппарата плазменной резки подбирается в зависимости от типа и толщины разрезаемого металла. Толщину разрезаемого металла также определяет диаметр сопла, тип применяемого газового потока (воздух, азот).

Определите, какой металл вы собираетесь резать, и проверьте мощность аппарата, который вы собираетесь купить. Например, используя аппарат,который имеет номинальную мощность 60 А или 90 А можно резать металл толщиной до 30 мм. Аппарат такого типа превосходно служит в различных отраслях промышленности, в автомобильных ремонтных мастерских, в домашних мастерских. Если планируете резать более толстый металл, вам понадобится аппарат плазменной резки, который имеет номинальную мощность 90 А или 170 А. Используя этот аппарат, можно резать металл толщиной до 50 мм.

Скорость резки

Проверьте скорость резки аппарата. Обычно она измеряется сантиметрами в минуту. Некоторыми аппаратами металл толщиной 30 мм можно перерезать в течение 5 минут, другим - достаточно одной минуты. Скорость резки - очень важная характеристика, особенно при массовом производстве, когда необходимо уменьшать затраты времени.

Проверьте первичное напряжение и необходимую для источника питания силу тока. Также определитесь, необходим ли вам универсальный аппарат, который мог бы работать с различным напряжением и током. Некоторые аппараты могут использовать только напряжение 220 В или 380 В, однофазный или трехфазный ток питания.

В некоторых аппаратах европейских производителей есть функция Auto-Line - это возможность подсоединения к любой электрической сети 50 Гц или 60 Гц, однофазной или трехфазной.

Продолжительность работы

Это очень важная характеристика, на которую необходимо обратить внимание при покупке аппарата. Продолжительность работы - это время, в течение которого аппарат, не перегреваясь, может резать. Например: если продолжительность работы (ПН) аппарата 60 %, то аппарат без перерыва может работать 6 минут, а затем в течение оставшихся 4-х минут ему необходимо охлаждаться. Большая продолжительность работы очень важна, если требуется выполнять длинные разрезы, если требуется высокая производительность или если аппарат используется в обстановке при повышенной температуре. Соответствующая продолжительность работы обычно указывается для максимальной мощности аппарата в данном случае. Если аппарат будет использоваться с меньшей мощностью, то соответственно увеличится его продолжительность работы. Температура среды (в которой будет эксплуатироваться аппарат плазменной резки) также может иметь влияние на продолжительность работы. Многие производители определяет продолжительность работы своих аппаратов при температуре 40°С. Если продолжительность работы источника питания определена при температуре 25°С, то при температуре 40°С его нельзя будет длительно использовать.

При выборе плазматрона для плазменной резки необходимо определиться, для каких целей он будет использоваться, так как возможны различные конструкционные решения. Например, если горелка используется исключительно в диапазоне малых токов и может разрезать только тонкие листы металла, тогда для охлаждения плазматрона защитный газ не требуется, поэтому в этом случае в горелку подается только необходимый для резки воздух. Если плазматрон используется для резки толстых листов металла, то требуется больший ток, поэтому в плазматрон желательно подавать не воздух, а защитный газ (азот) для охлаждения плазматрона. При этом качество резки улучшается.

Для плазменной резки требуется не только сжатый воздух, но и другие комплектующие части и материалы. Это сопло горелки и электрод для резки. Изношенные или поврежденные сопла или электроды оказывают влияние на качество резки. Низкая квалификация оператора, влажность воздуха, резка толстых листов металла с использованием интенсивных режимов ускоряют износ данных комплектующих частей. Оптимальное качество резки достигается только при одновременной замене сопла и электрода.

Вес и размеры

Если требуется переносной аппарат плазменной резки, его вес и размеры являются очень важными факторами. Можно приобрести небольшие переносные аппараты, весящие менее 40 кг. Также существуют мощные аппараты плазменной резки, которые весят намного больше, они являются стационарными постами резки и позволяют выполнять качественную резку металлов толщиной до 50 мм.

Перед началом резки осмотрите защитный щиток, сопло и электрод, не начинайте работу, если сопло или электрод недостаточно закреплены. Не стучите плазматроном, стараясь удалить брызги металла, так как можете его повредить. Если хотите экономить материалы, избегайте частого зажигания и обрыва плазменной дуги. Всегда руководствуйтесь "Инструкцией пользователя".

Правильно эксплуатируя и обслуживая аппарат плазменной резки, вы сможете выполнять резку с высокой скоростью, качественно и чисто.

Основы плазменной резки

С течением времени оборудование для плазменной резки сильно усовершенствовалось. Современная плазменная резка отличается высокой скоростью, небольшими эксплуатационными расходами, лучшим качеством. Плазменная резка может использоваться в различных отраслях промышленности.
Плазменная резка - это процесс, при котором в столб дуги постоянно подается не ионизированный газ. Благодаря энергии дуги этот газ нагревается, ионизируется и превращается в плазменную струю. В современном оборудовании плазменная дуга дополнительно сжимается вихревым потоком газа, поэтому создается очень интенсивный и концентрированный источник тепловой энергии, который превосходно подходит для резки металлов. Хотя технология плазменной резки и кажется сложной, сам процесс нетрудно изучить и выполнить.

Преимущества плазменной резки

До появления плазменной резки для разделки стали был очень популярен способ газовой резки, В настоящее время все больше отдается предпочтение плазменной резке, так как она имеет много преимуществ. Плазмой металл режется быстрее, чем кислородом, не требуется предварительный подогрев металла, ширина разреза очень небольшая, а также, меньше зона термического влияния, поэтому разрезаемый металл не деформируется, не закаливается.
Способ плазменной резки можно использовать для большинства металлов (газовой резкой нельзя резать нержавеющую сталь, алюминий, медь). Кроме того, плазменная резка более чистый, дешевый и удобный способ резки металла, так как для плазменной резки используются в качестве исходных материалов воздух и электричество.
Правильно подключенное оборудование плазменной резки более безопасно, чем оборудование газовой резки, так как в этом случае в горелке не возникает опасность обратного удара пламени.
Способ плазменной резки превосходно подходит для проплавления отверстий, так как сжатая плазменная дуга концентрированно нагревает и плавит металл в месте разреза и в то же время интенсивно, благодаря воздействию скоростного потока газа, удаляет расплавленный металл. Кроме того, для плазменного проплавления отверстий не требуется предварительный прогрев металла, способом плазменной резки легче резать разнородные металлы.

Область применения плазменной резки

Способом плазменной резки можно резать любой электропроводящий материал. По сравнению с флюсовой, газовой резкой, плазменная резка имеет много преимуществ: можно резать любой металл, выполнять подготовку кромок, выполнить фигурную резку, строжку и проплавление отверстий.
Способом плазменной резки можно резать металлы разнообразной толщины. В зависимости от мощности аппарата плазменной резки можно разрезать как алюминий, так и нержавеющую или углеродистую сталь, а также титан толщиной несколько сантиметров.

Подготовка плазменной резки к работе

Строжка плазменной дугой

Проплавление отверстий плазменной дугой

Основные параметры плазменной резки

Важными параметрами плазменной резки считаются: факельный зазор (между соплом и листом), состав плазмообразующего газа, скорость резки, сила тока плазменной дуги. Скорость резки будет зависеть от силы тока и зазора между соплом и листом.
При ручной плазменной резке в качестве газа используется воздух. Для автоматической плазменной резки применяется двойной газ: листы до 25 мм режутся азотом и водяным туманом, а более 25 мм – водородом или аргоном в сочетании с азотом или двуокисью углерода. В процессе плазменной резки важен не только используемый газ, но и давление, образующееся в течение резки (чем выше, тем хуже), это повлияет на качество процесса и срок службы электрода и сопла.
На длительность эксплуатации электрода и сопла напрямую влияет также ток дуги. Для определенного комплекта электрод-сопло установлен свое номинальное значение тока. Если нужно увеличить ток, то следует брать сопло большего диаметра.
Факельный зазор, т.е. расстояние между соплом и листом, должен быть постоянным. Только в этом случае можно получить качественный рез. Если уменьшить зазор, то это приведет к сгоранию сопла и электрода. Особенно быстро сгорит сопло при контакте с листом.
Скорость плазменной резки влияет на качество реза, а также на образование шлака и легкость его удаления. На качество и точность резки решающее влияние оказывают ширина реза и угол наклона кромок. Эти параметры определяются током дуги, расходом газа и скоростью движения плазмотрона. Ширина реза определяется диаметром выходного отверстия сопла и током дуги. Чтобы оценить ширину, следует увеличить диаметр сопла в 1,5 раза. Широкий рез может получиться при частичном разрушении электрода, большом факельном зазоре (расстоянии между соплом и листом), высоком токе дуги, малой скорости резки.

Устройство плазменных резаков

Плазменный резак, называемый также плазмотроном или плазменной горелкой, предназначен для образования плазмы при резке металла. Плазмотроны предназначаются как для ручной, так и механизированной плазменной резки.
В комплект резака входят следующие узлы: сопло, электродержатель с электродом, дуговая камера, изолятор, который разделяет электродный и сопловый узлы, системы водо- и газоснабжения.
Устройство резака для плазменной резки будет зависеть от рабочей среды, зажигания среды, системы охлаждения и пр. Самые простые виды плазмотронов – для инертных и восстановительных газов. Плазмотроны с водяной и магнитной стабилизацией используются редко.
Резаки с газожидкостной стабилизацией дуги комплектуются системой каналов для подачи воды в столб дуги в сопловом узле. Для стабилизации дуги при плазменной резке используются двухфазные газожидкостные потоки, которые вводятся по схеме двухпоточного плазмотрона. Такой способ стабилизации повышает режущие свойства плазменной дуги, а за счет подачи жидкости в формирующее сопло улучшается его охлаждение.
Также активно используются плазмотроны с водяной завесой и газожидкостной системой охлаждения. Они также укомплектованы системой водяных каналов, которые создают завесу вокруг дуги. Вода охлаждает кромку металла и улучшает условия и качество плазменной резки таким плазмотроном.
Сопло плазменного резака формирует дугу, разрезающую металл. На свойства дуги будут влиять форма и размеры соплового канала. Уменьшая диаметр сопла и увеличивая его длину, вы получаете поток плазмы высокой скорости и отличные условия плазменной резки.

Плазменная резка зимой

В зимний период при минусовых температурах отличной альтернативой газо-кислородной резке становится плазменная резка. Этот вид резки металла не требует заправки, аттестации, доставки большого количества комплектующих. Для плазменной резки нужна лишь электроэнергия и периодическая смена комплекта сопел и электродов.
Для плазменной резки при низких температурах плазмотрон должен иметь воздушное охлаждение. Соблюдайте осторожность при работе с плазмотроном зимой. Компрессор, шланги и сам плазмотрон между работами нужно хранить в местах с плюсовой температурой.
Аппараты плазменной резки с воздушным охлаждением плазмотрона режут металл толщиной до 55 мм. Но не весь металл имеет подобную толщину, иногда требуется плазмотрон для более плотного листа. Аппараты могут комплектуются кабель-шланговыми пакетами до 30 м – это позволит осуществлять плазменную резку на морозе, не вынося само оборудование из теплого помещения.

Машины для плазменной резки

Плазменная резка может быть как ручной, так и механизированной. В комплект оборудования для механизированной резки входят плазменная горелка (плазмотрон), источник энергии, система управления процессом резки, устройство для перемещения установки.
Машины для плазменной резки могут быть стационарными и передвижными, одно-, двух- и многоместными, портального, портально-консольного и шарнирного типа, с фотоэлектронным, магнитным или числовым управлением.
На машинах для плазменной резки портального типа лист располагается под ходовой частью – порталом. На портально-консольных машинах лист находится под консолью, а на портале располагается копировальное устройство. На консоли находятся плазмотрон и суппорт. Шарнирные машины размещают лист под шарнирной рамой. В комплект такого устройства также входят суппорт, копирующий механизм и собственно плазмотрон.
При фотоэлектронном управлении машиной для плазменной резки фотокопировальное устройство отслеживает контур чертежа. Плазмотрон режет лист четко по контуру, повторяя за фотоэлементом.
Электромагнитное управление плазменной резкой используется в шарнирных машинах. Копиром является ранее вырезанная деталь. Копировальная машина комплектуется электродвигателем, редуктором, электромагнитом и металлическим стержнем. Под действием магнита стержень прижимается к копиру и обводит его по контуру. За стержнем движется и плазматрон.
Программное управление процессом резки позволяет получать комплект деталей нужного контура, а также заранее программировать плазматрон на выполнение определенной задаче по резке в зависимости от толщины металла, вида реза и пр.
Станки для плазменной резки с плазматронами различаются также по виду обрабатываемой продукции. Это может быть прокат, листовой или профильный, трубы. От вида разрезаемой продукции зависит комплектация того или иного станка.

Плазмотрон с медным полым электродом для плазменной резки

Ресурс работы электрода при плазменной резке особо актуален, когда дело имеешь с толстым металлом. Для решения этой проблемы существует плазмотрон с полым медным внутренним электродом, оснащенный резьбовой нарезкой. При разработке плазмотрона за основу брались теоретические и экспериментальные исследования. За основу бралась модель непрерывно движущегося пятна привязки дуги по поверхности электрода. В каждом макро пятне есть микро пятна, которые передвигаются по поверхности разогретого электрода. Для расчета эрозии электрода высчитывают время нагрева электрода до плавления, кипения и испарения, а также принимают плотность тока в микро пятне.
Уменьшение плотности тока в микро пятне приводит к уменьшению эрозии электрода плазмотрона. Применение резьбовой нарезки на внутренней поверхности полого электрода способствует образованию застойных зон, когда поток отрывается за каждым витком резьбы. Застойные зоны на электроде способствуют выравниванию различных параметров и увеличению интенсивности пульсации. В результате создания благоприятных условий для крупномасштабного шунтирования, опорное пятно дуги распределяется на несколько опорных пятен, тем самым предотвращается нагрев электрода плазмотрона и увеличивается срок его службы.
Плазмотрон с медным полым электродом в связи с рядом его особенностей комплектуется источником питания с более высоким напряжением холостого хода. Увеличения напряжения дуги приводит к росту мощности плазмотрона, что благоприятно влияет на резку. С медным полым электродом плазмотрон может работать и на нейтральных, и на кислородсодержащих газах.
Такого рода плазмотрон состоит из катодного и соплового узлов, которые разделены вихревой камерой, куда подается газ. Узел катода – это медный полый электрод, запрессованный в корпус. Сопловой узел – это водоохлаждаемая секция со сквозным каналом.
На мощность плазмотрона влияет увеличение тока дуги, а также изменение расстояние между срезом сопла и изделием. При силе тока на дуге 400 А и толщине металла до 80 мм стойкость сопла и внутреннего электрода плазмотрона составит 120-150 часов.

Факторы, определяющие качество плазменной резки

Иногда можно встретить мнения о недостаточном качестве плазменной резки металлов. Но они однозначно ошибочны и связаны с отсутствием опыта человека в этой сфере.
Плазменная резка способна справится с широким ассортиментом металлов и сплавов. Благодаря высокой температуре луча плазмотрона, плазменный резак разрежет и титан.
Комплектующие и оборудования для плазменной резки недорогие в сравнении с той же лазерной резкой. К тому же комплект сопел и электродов для резки не занимает много места.
Основных факторов, которые влияют на качество плазменной резки всего пять. Во-первых, это техническое состояние оборудования. Исправность механизмов и комплектующих, отсутствие конденсата и примесей, точность приводов, калибровка датчиков в первую очередь влияют на исход резки. Следующими факторами, обусловливающими отличную работу плазмотрона и комплектующих, а также качественную резку являются давление и качество плазмообразующего газа. Фактор номер четыре – это скорость перемещения плазмотрона на прямых и радиусных территориях.
И последний, но не менее важный показатель – контроль за состоянием электрода и сопла. Состояние этих небольших, но очень важных комплектующих аппарата для плазменной резки способно определить исход процесса.
Плазмотрон высокой мощности, обеспечивающий высокую концентрацию энергии в месте реза, гарантирует малую ширину реза, отличное качество кромок и отсутствие коробления. На качество реза также важное влияние оказывает скорость перемещения плазмотрона. Правильно выбранная скорость плазмотрона обеспечит узкий, шириной не более двойного диаметра сопла, рез, гладкие поверхности и отсутствие скруглений.

Технология, типы, комплектующие

Плазменная резка разрезает металл за счет теплоты, которая выделяется сжатой плазменной дугой. А получается плазменная дуга в специальном устройстве – плазмотроне в результате сжатия и вдувания в нее плазмообразующего газа.
Различают плазменно-дуговую резку и резку плазменной дугой. При первом типе резки дуга образуется между электродом и слоем металла. Разрезает металл энергия одного из приэлектродных пятен дуги, плазмы столба и факела.
При резке плазменной дугой дуга горит между электродом и наконечником плазмотрона, металл же не входит в электрическую цепь. Часть плазмы дуги выносится из плазмотрона в виде струи, которой и режется металл.
В плазмотроне находится цилиндрическая дуговая камера с выходным каналом, который формирует сжатую плазменную дугу. Такое комплектующее как электрод располагается в тыльной части этой камеры. Обычно возбуждение дуги между электродом и металлом затруднительно. Поэтому зажигается дежурная дуга между электродом и плазмотроном. Эта дуга выходит из сопла и при касании с металлом образуется рабочая дуга, а дежурная тухнет.
В дуговую камеру плазмотрона подается плазмообразующий газ, который под действием тепла дуги нагревается, увеличивается в объеме и истекает из сопла со скоростью 2-3 км/с.
Электроды, важнейшие комплектующие аппаратов и машин для плазменной резки, изготавливаются из вольфрама, меди, гафния и прочих металлов. Не менее важные комплектующие сопла выбираются медные и медные с вольфрамовой вставкой. Комплект электрод-сопло наряду с плазмотроном являются важнейшими составляющим устройств для плазменной резки, от качества которых зависит исход резки. На процесс резки и характеристики основных узлов плазмотрона влияет состав плазмообразующего газа. Наряду с комплектующими плазменного резака, плазмообразующая среда определяет количество тепла, которое будет выделяться в процессе, поскольку при определенной геометрии сопла и токе именно состав среды будет определять напряженность поля столба дуги внутри и снаружи сопла.

Режем металл плазменной технологией

Виды сварки

Плазменная резка – новая великолепная технология, позволяющая разрезать металлы солидной толщины и любой природы, даже самой капризной. В качестве режущего предмета выступает не нож, а плотная струя плазмы, которая позволяет формировать идеально точный рисунок реза в единицу заданного времени.

Этот способ работы с металлом содержит множество достоинств, которые мы разберем ниже. А сейчас начнем с физики – нужно разобраться с сутью процесса.

Физика плазмы

Технология плазменной резки металла отдает главную женскую роль нашей любимой электрической дуге. Он формируется между электродом и соплом. Иногда вместо электрода выступает металл, который нужно разрезать. Разберемся, что такое плазменная резка.

Начало процесса – включение источника электрического питания и подача тока высокой частоты в плазменный резак. Источник питания включается автоматически после нажатия тумблера розжига в аппарате.

Сначала формируется так называемая промежуточная дуга – она имеет временный характер и соединяет электрод с наконечником сопла резака. Нагревается эта дежурная дуга до уровня температуры около 8000°С.

Это важный момент общего процесса плазменной резки – нужно помнить, что настоящая дуга между электродом и металлом образуется не сразу, а через ее промежуточный вариант.

Следующий этап процесса – поступление воздуха из компрессора, который обычно прилагается к аппарату резки металла. Компрессор подает воздух в сжатом виде. Этот воздух поступает в камеру плазмотрона, в котором находится и уже раскалена временная электрическая дуга.

Дуга нагревает сжатый воздух, объем которого при нагреве увеличивается во много раз. Дополнительно к нагреву и увеличению объема воздух начинает ионизироваться и трансформироваться в настоящий проводник электрического тока. Он превращается в ту самую плазму

Малый диаметр сопла дает возможность разгонять поток этой раскаленной плазмы до огромных скоростей, с которыми струя вылетает из аппарата. Скорость потока может достигать трех метров в секунду.

Схема работы плазменной резки.

Температура воздуха – запредельная, вплоть до 30 000°С. При этих условиях электрическая проводимость воздуха – плазмы практически равна проводимости разрезаемого металла.

Настоящая конечная дуга появляется мгновенно, как только поток плазмы достигает и касается поверхности металла. Временная дуга, в свою очередь, автоматически выключается. Металл начинает плавится точно в месте среза.

Жидкие металлические капли сразу же сдуваются струей сжатого воздуха. Это и есть принцип плазменной резки. Как видите, все просто, логично и понятно.

Классификация видов плазменной резки

Виды плазменной резки будут зависеть от среды, в которой проводятся работы по металлу:

Простой

Главное отличие способа – ограниченность электрической дуги. Для резки используется электрический ток и воздух. Иногда вместо воздуха применяются газ в виде азота. Если металлически лист тонкий – всего несколько миллиметров, процесс можно сравнить с лазерным разрезанием.

При этом способе толщина металлов не должна превышать 10-ти мм. Способ отлично работает для низколегированных сплавов стали и других мягких металлов. Режущим элементом выступает кислород, из которого формируется сжатая струя, превращающаяся в итоге в плазму.

В разрезах получаются очень ровные кромки, не требующие дальнейшей доработки.

С применением защитного газа

При этом способе вместо воздуха используются защитные газы, которые превращаются в плазменный поток после преобразования в плазмотроне. Качество срезов в данном случае значительно повышается благодаря отличной защите процесса от воздействия окружающей среды.

Газ для плазменной резки не представляет из себя ничего необычного: это может быть водород или аргон – «газовая классика».

С водой вместо воздуха

Отличны способ со многими преимуществами, одно из которых – отсутствие необходимости в дорогостоящей и громоздкой системе охлаждения.

Существуют и другие критерии классификации плазменной резки. К примеру, виды резки бывают разделительными и поверхностными. Первый из них используется чаще.

Еще один параметр – способ резки. Один вид — резка дугой, в котором разрезаемый металл выступает в качестве элемента электрической цепи. Другой вид – резка струей, когда электрическая дуга соединяет электроды, а не металлическую заготовку.

Плазменные резаки представлены на рынке в самых разнообразных вариантах, так что их можно классифицировать по маркам, производителям и многим другим техническим и торговым параметрам.

Есть, например, ручная плазменная резка – самый демократичный способ и по цене, и по простоте исполнения. Есть машинные автоматические технологии, устройства для которых намного дороже и сложнее.

Преимущества резки плазмой

Принцип работы плазменной резки.

Самой близкой технологией является лазерная резка металлов, поэтому логично будет перечислить преимущества в сравнении с «соседкой»:

Плазменной резке по плечу металлы любой природы, в том числе цветные, тугоплавкие и другие, сложные для обработки.
Скорость процесса значительно выше, чем резка газовым резаком.
Одна из значительных особенностей – возможность производить резы любой формы, включающие и геометрические узоры, и фигурную резку самой высокой сложности. Иными словами, резка с помощью плазмы – это реализация самых смелых творческих идей по металлу и другим трудно поддающимся материалам. нипочем любая толщина металла: скорость и качество никоим образом не теряются.
Этому способу поддаются не только металлы, но и другие материалы: он вполне универсальный.
Резка плазмой и быстрее, и эффективнее по качеству кромки, чем любые другие механические способы резки.
В данном методе возможна работа не только перпендикулярно к поверхности металла, но под углом, что помогает освоить широкие листы металла.
С экологической точки зрения это вполне благополучный вид работы с металлом с минимальным выбросом вредных веществ или загрязнений в воздух.
Отличная экономия времени из-за отсутствия необходимости предварительно нагревать металл.
Поскольку в методе не используются взрывоопасные газовые баллоны, он значительно безопаснее, чем другие способы.

Недостатки плазморезки

Ни один способ обработки металлов не обходится без недостатков, и плазменная резка здесь не исключение.

Недостатки плазменной резки следующие:

Дороговизна всего модельного ряда аппаратов для плазменной резки, включая даже самые простые ручные варианты.
Пределы толщины металла для резки плазмой: предельная толщина всего 100 миллиметров.
Это шумный способ работы, потому что сжатый воздух или газ подаются с огромной скоростью.
Оборудование непростое, дорогое и требующее грамотного и постоянного технического обслуживания.

Советы и нюансы

Еще одной отличительной положительно характеристикой метода является то, что во время процесса происходит нагрев лишь небольшого локального участка. Да и остывает этот участок намного быстрее, чем при лазерной или механической резке.

Охлаждение необходимо только для двух составных элементов – катода и сопла, как самых нагруженных. Это без проблем производится с помощью рабочей жидкости.

Плазменная дуга и струя. Дуга начинает работать стабильно в результате рабочего соотношения катода и сопла с паром из сжатого раскаленного воздуха. На катоде локализуется отрицательный заряд, на наконечнике сопла – соответственно положительный. В результате этого образуется промежуточная дуга.

Лишняя влага впитывается специальным материалом, который находится в резервуаре камеры плазмотрона.

Правила безопасности при данном методе имеют строжайший характер, потому что все аппараты плазменной резки могут быть очень травматичными для мастера. Особенно это касается моделей с ручным управлением.

Все будет в порядке, если вы будете соблюдать рекомендации по защитной амуниции мастера: щиток, затемнённые очки, защитные ботинки и т.д. В этом случае вы сможете уберечься от главных факторов риска данного метода – капель расплавленного металла, высокого напряжения и раскаленного воздуха.

Еще один совет по безопасности – ни в коем случае не стучать резаком по металлу для удаления металлических брызг, как это делают некоторые мастера. Вы рискуете повредить аппарат, но главное – поймать кусочки расплавленного металла, например, лицом или другой незащищенной частью тела. Лучше поберечь себя.

Экономия расходных материалов занимает не последнее место в эффективной резке. Для этого зажигаем электрическую дугу не слишком часто, а точно и в срок, чтобы не обрывать ее без надобности.

Экономия ресурсов также распространяется на силу и мощность тока. Если рассчитать его правильно, вы получите не только экономию, но и отличный срез без заусениц, окалины и деформации металла.

Для этого следует работать по следующей схеме: сначала подать ток высокой мощности, сделать пару – тройку разрезов с его помощью. Если сила и мощность тока великоваты, на металле сразу же будет образовываться окалина из-за значительного перегрева.

После осмотра срезов будет ясно, оставить ток на этом уровне или изменить его. Иными словами, работаем экспериментально – малыми пробами.

Как работать плазморезкой?

Электрическая схема плазменного генератора.

Резка металлов с помощью плазменного потока — слишком серьезное дело, чтобы заниматься им без предварительного изучения и тщательной подготовки. Это поможет вам сделать резку эффективнее со всех точек зрения, и, что весьма немаловажно, минимизировать риски, связанные с производственными опасностями.

Прежде всего нужно знать принцип работы плазменной резки – видеть картинку физических явлений целиком.

Плазменную горелку следует держать очень близко к поверхности и краю металла, в отличие от лазерной резки. Когда тумблер с «пуском» включится, первой загорится временная электрическая дуга, и только затем – настоящая, которая будет главным режущим элементом. Горелку с режущей дугой нужно вести по материалу ровно и медленно.

Скорость резки следует строго контролировать. Это можно делать, наблюдая за искрами с обратной стороны листа разрезаемого металла. Если этих искр нет, то это значит, что разрезка металла произошла неполная.

Такое может произойти по нескольким причинам: из-за слишком большой скорости ведения горелки или прохождения аппарата, либо слишком недостаточной мощности подаваемого тока, либо несоблюдения прямого угла в 90° между горелкой и поверхностью металла.

Дело в том, что полная проплавка металла происходит лишь при наклоне плазморезки к поверхности металла под прямым углом и ни градусом больше или меньше.

После завершения работы резак нужно наклонить. Воздух будет выходить и после выключения аппарата – непродолжительное время.

Перед работой невредно изучить схему вашего аппарата: именно в ней можно прочитать самую достоверную информацию по допускаемой толщине металла, который можно прорезать или сделать в нем отверстие. Устройство плазменного резака может различаться, все зависит от функций его назначения.

Выбор аппарата для плазменной резки

Покупка любого технического оборудования – дело, для которого не нужно жалеть времени и усилий: слишком высок риск неудачного решения и потери денег. А деньги здесь немалые, вы не найдете плазменного резака дешевле 500 USD в принципе.

Сначала разбираемся с параметрами и техническими характеристиками прибора.

Выбор нужно делать только под свои планы и нужды. Задача – найти не самый лучший резак, а самый подходящий для вас по принципу «здесь и сейчас».

Две большие группы плазморезов – это инверторные и трансформаторные. Названия говорят сами за себя.

Открытая и закрытая плазменная струя.

Если вам нужен компактный резак для работы с металлами небольшой толщины, вы можете остановить свой выбор на резаке инверторного типа. Они забирают немного энергии, легкие и с небольшими габаритами.

Вместе с тем работают они с перерывами и легко выходят из строя при перепадах сетевого напряжения. Цена на такие приборы вполне умеренная, из всех плазморезов это самые недорогие.

Другое дело – трансформаторные резаки. Здесь и с габаритами, и с весом «все в порядке»: серьезные аппараты по всем параметрам.

Энергии потребляют много, зато работать они могут практически без перерыва в течение целого дня. И толщина металла может быть побольше, чем при резке инверторной моделью. Стоимость таких устройств высокая – от 3000 до 20000 USD.

Выбор плазменного резака по мощности

Рассуждения начинаем со свойств и технических характеристик деталей, которые вы планируете обрабатывать и резать. Именно это этого рассчитывается мощность режущего прибора, потому что в нем будут различаться и сопло по своему диаметру, и тип используемого газа.

Применение плазменной резки – область чрезвычайно широкая, поэтому говорить нужно только о ваших конкретных нуждах.

К примеру, если толщина металлических заготовок около 30-ти мм, вам будет вполне достаточно резака с мощностью 90А. Он легко справится с вашим материалом.

А вот если ваш металл потолще, ищите подходящую модель в диапазоне мощности от 90 до 170А.

Выбор резака по времени и скорости разрезания материала

Скорость плазменной резки металла измеряют в сантиметрах за одну минуту. Эта скорость у разных аппаратов тоже разная и зависит от их общей мощности и природы разрезаемого металла.

Например, при всех прочих равных медленнее всего режется сталь, чуть быстрее – медь и ее сплавы. И еще быстрее – алюминий со своими алюминиевыми сплавами.

Устройство плазменного резака.

Если для вас важна скорость, не забывайте о таком показателе, как длительность работы без перегрева, то есть без перерыва. Если в технической спецификации к аппарату написано, что длительность работы 70%, это означает, что после семи минут резки аппарат должен быть выключенным в течение трех минут, чтобы остыть.

Среди трансформаторных резаков встречаются чемпионы с продолжительностью работы в 100%. Иными словами, они могут работать целый день без отключения. Стоят они, конечно, немало. Но если у вас впереди длинные разрезы, думайте о покупке «чемпионских» трансформаторных плазменных резаков.

Пара слов о горелке

Снова оцениваем природу металла или другого материала, который планируем разрезать. От этого будет зависеть мощность горелка плазмореза. Она должна быть достаточной для качественного реза.

При расчетах нужно учитывать факт, что вы можете встретиться со сложными условиями работы, которая, как назло, должны быть произведена в самые короткие сроки, то есть резка должна носить выраженных интенсивный характер.

Во многих источниках рекомендуется выбирать сопло из меди: оно прочное и отлично охлаждается воздухом, намного быстрее, чем сопла из других металлов.

Рукоятку горелку не упускаем из зоны внимания, это важная часть для комфортной, а значит качественной работы. На рукоятке можно зафиксировать дополнительные элементы, которые помогут держать сопло на одинаковом расстоянии от поверхности металла. Данный совет распространяется только на ручные модели аппаратов.

Если вы собираетесь резать тонкий металл, выбирайте модель с горелкой, которая предназначена для поступления воздуха.

Если же ваши планы связаны с массивными толстыми заготовками, покупайте резак с горелкой для приема защитного газа – азота, например.

Качество плазменной резки

Качество плазменной резки определяется в соответствии с такими параметрами, как угол реза, цвет обработанной заготовки, количество окалины, качество поверхности. Повлиять на эти свойства можно верной настройкой оборудования и соблюдением правил металлообработки.

Неверно заданный угол, слишком высокая или низкая скорость обработки, количество подаваемого газа – все это может снизить качество выполняемых работ и привести к образованию дефектов. На что необходимо обращать внимание при выполнении плазменной резки для снижения процента брака, мы поговорим в этой статье.

Как определяют качество плазменной резки

Плазмотроны современного типа, оснащенные числовым программным управлением, делают возможным высокоточное позиционирование электродуги с потоком плазмы (рабочего тела станка) вплоть до 0,5 мм. Резка в таких аппаратах осуществляется в соответствии с загруженными в программу шаблонами – это также положительно влияет на качество и точность среза изделия.

При обработке заготовки с помощью аппарата для плазменной резки кромки получаются чистыми: на них не образуется окалин и натеков. Это обусловлено тем, что поток плазмы смывает разжиженный металл в процессе работы. В отличие от резки кислородно-газовым способом, плазмотрон нагревает лишь ограниченный рабочий участок, тонкие прокаты при этом не деформируются, а срез получается гладким, без зазубрин.

В отличие от станка кислородно-газовой резки, который подходит лишь для работы с черными металлами (из-за окисления кромок при раскрое), плазмотрон обеспечивает высокое качество плазменной резки при обработке всех видов металла, проводящих ток: алюминия, титана, меди, низкоуглеродистой и нержавеющей стали, чугуна и т. д. Агрегаты с ЧПУ позволяют выставлять индивидуальные настройки силы тока и подачи плазмообразующего газа для различных видов материала и толщины заготовок.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Классификация видов термической резки, ее качество и геометрические параметры изделия отражены в Европейском стандарте качества EN ISO 9013 «Термическая резка».

Документ применяется при плазменной резке, лазерной и кислородной. При этом толщина проката для плазмотрона должна варьироваться от 1 до 150 мм, для лазерного резака – от 0,5 до 40 мм, для кислородного станка – от 3 до 300 мм. Стандарт EN ISO 9013 «Термическая резка» определяет геометрические параметры резки и допуски на размеры.

Качество плазменной резки определяется следующими критериями:

средней разницей высоты от впадин до вершин;
степенью неровности и угловым допуском.

Визуально определить качество изделий можно с учетом:

промежутков между бороздами;
оплавления кромок.

Какие еще критерии качества реза плазменной резки следует учитывать

Образование грата в нижней части реза и брызги в верхней части реза.

Грат – это остывший металл или оксид металла, прилипший к нижнему краю во время работы на плазмотроне. На верхней части кромки могут образовываться брызги. Грат может появиться при несоответствующих значениях скорости резки, неправильном расстоянии между плазморезом и заготовкой, неверно выбранных параметрах силы тока и напряжения, качества и интенсивности подачи плазмообразующего газа, при технологических нарушениях процесса.

Качество плазменной резки также зависит от состава проката, его толщины, состояния поверхности заготовки, колебания температуры во время работы. Образование грата может быть вызвано слишком высокой или низкой скоростью движения резака. Как правило, существует определенный диапазон скоростей, при работе в усредненных значениях которого подобных дефектов не образуется. Важную роль также играют плазмообразующий газ и способ резки.

При работе на плазмотроне кромка изделия приобретает небольшой наклон. Это происходит из-за разницы температуры на участках плазменной дуги. Так, у верхнего края среза ее температура выше, поэтому здесь снимается больше материала, чем в нижней части. Угол наклона среза напрямую зависит от степени обжатия дуги. Качество плазменной резки в этом аспекте также определяется расстоянием между резаком и заготовкой и скоростью его движения. Как правило, при использовании плазмотрона угловое отклонение с обеих сторон составляет 4–8°.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

При увеличенном обжатии дуги угол кромки может сократиться до 1°. В этом случае элементы изделия имеют общий срез.

Согласно практическим правилам резки, ширина среза должна варьироваться между 1,5-2 величинами диаметра режущей струи. Качество плазменной резки с этой стороны напрямую зависит от скорости движения ножа – чем она ниже, тем ширина больше.

Металлургический эффект (зона, подверженная тепловому влиянию).

Использование плазмотрона сопровождается меньшей площадью нагреваемой поверхности, чем при аналогичной работе на станке кислородной резки. Если говорить об обработке нелегированной стали, этот показатель ниже приблизительно на одну треть. При работе с другими материалами этот показатель варьируется в зависимости от состава проката.

При использовании в качестве плазмообразующего газа азота или воздуха на кромке изделия образуется много азота. Это чревато появлением пор на линии среза. Используя вместо указанных газов кислород, можно снизить вероятность их появления.

Работа с повышенным обжатием дуги позволяет добиться высокого качества плазменной резки с наиболее точной геометрией изделий. Применение данной технологии обеспечивает допуск ±0,2 мм и максимальное соответствие повторения. Таким образом, качество изделий, выполненных на плазмотроне, может быть сопоставимо с показателями лазерного станка.

Какие дефекты снижают качество плазменной резки металла

Ниже рассмотрим дефекты изделий, которые могут быть вызваны неверно установленными параметрами резки или нарушениями технологии работы на плазмотроне, а также поговорим о способах избавления от них.

Этот параметр означает степень наклона среза при обработке заготовки на плазмотроне. Угловатость может появиться из-за неравномерного нагрева листа по его толщине. Дело в том, что плазменная дуга выпускает неодинаковое количество тепла по всей длине, поэтому на разной глубине проката расплавляется разное количество материала.

Это расплавившийся во время раскроя метал, который, затвердев, прилип к кромке изделия. Окалину также называют шлаком. Качество плазменной резки в этом смысле зависит от расходных материалов, настроек резки, чистоты воздуха в цехе – эти параметры определяют объем образующихся окалин и сложность их счищения.

Этот параметр определяется степенью шероховатости поверхности – общим количеством неровностей, расположенных близко друг к другу в пределах лита. Иначе говоря – это степень ее гладкости. Именно она определяет важнейшие пользовательские свойства заготовки.

Важным параметром при раскрое металла является площадь нагреваемой поверхности листа. Чрезмерное термическое воздействие влечет за собой изменение структуры материала, а это чревато потемнением кромки (приобретением ею цвета побежалости) и деформацией. В некоторых случаях это настолько сильно влияет на качество плазменной резки, что изделие может стать непригодным для дальнейших этапов обработки, пока линия среза не будет очищена.

Вне зависимости от выбранного типа резки, область теплового воздействия тем ниже, чем быстрее передвигается режущая головка. Следовательно, высокая скорость работы плазмореза сопровождается меньшим нагревом проката, а это в свою очередь экономит время на вторичную обработку изделия для устранения образовавшихся дефектов.

9 секретов улучшения качества плазменной резки

Проверка направления плазменной дуги.

Существует так называемое правило правой кромки, которое гласит, что прямые углы среза всегда должны находиться справа по направлению резки. Проконтролируйте соблюдение этого принципа и в случае необходимости откорректируйте ход раскроя. Важно знать, что при работе большинства аппаратов плазменная дуга вращается по часовой стрелке.

На рисунке ниже изображено стандартное движение режущего механизма. При выполнении отверстий направление его хода меняется на противоположное.

Качество плазменной резки во многом зависит от выбора технологии процесса раскроя. Для создания конкурентоспособного изделия настройки работы агрегата должны выставляться с учетом таких характеристик проката, как вид металла и его толщина. Это базовые параметры, которые стоит учитывать при определении технологии резки. Помимо этого, стоит учитывать требуемое качество сечения, скорость движения сопла, производительность агрегата, наличие или отсутствие вторичной обработки и затраты, связанные с эксплуатацией.

Качество готового изделия напрямую зависит от качества расходных материалов, используемых при раскрое. Во избежание получения бракованных деталей расходники следует менять своевременно. Причем замена сопла должна сопровождаться сменой электрода и наоборот. Не стоит перебарщивать со смазкой уплотнительных колец.

По завершении позиционирования заготовки необходимо проверить ее перпендикулярность соплу. Это напрямую влияет на степень нагревания листа, расплавление металла и, следовательно, на качество плазменной резки. Важно также осмотреть прокат на наличие бугорков, впадин, зазубрин и прочих неровностей.

Перед началом раскроя важно выставить подходящее расстояние между изделием и режущим элементом. После этого откалибруйте напряжение с помощью управления дуговым напряжением. Его, как и расстояние от сопла до заготовки, необходимо корректировать каждый раз после замены расходников. Неверно выставленные величины этих параметров негативно влияют на качество плазменной резки.

Перед началом работы настройте скорость резки. Значение этого показателя должно соответствовать выбранному режиму, иначе качество кромки существенно испортится. Если скорость выставлена верно, то грат, наплывы и облой будут образовываться в минимальном объеме. Кромка получится качественной, а это сокращает затраты на последующую механическую обработку.

Для начала проверьте систему подачи газа на наличие утечек и устраните их при необходимости. Регуляторы и газопроводы должны быть подходящего размера. Выставьте рекомендуемые параметры давления. Проверьте регулятор давления на его постоянство. Если давление начнет увеличиваться, перекройте подачу газа, повернув вентиль баллона, и проследите по датчикам его снижение. Если да, значит, соединение баллона и горелки негерметично и есть утечка. Проверьте также верхнюю часть баллона.

После того как вы обнаружили и устранили все утечки, можете вновь открыть подачу газа из баллона. Делайте это плавно и медленно.

Обнаружить утечку можно с помощью воды и нежирного мыла или специального раствора для обнаружения утечек. Для этого подайте в шланг давление, перекройте вентиль баллона и опустите шланг в раствор. В зоне утечки начнут образовываться пузырьки.

Для обеспечения должного качества плазменной резки необходимо проверить на наличие утечек все соединения баллона и регулятора давления.

При работе на плазмотроне используйте только очищенный газ высокого качества. Если требуется ручная очистка, сперва убедитесь в том, что ее цикл завершен.

Несущая конструкция станка должна быть жесткой, чтобы противостоять вибрациям. Перед началом раскроя следует проверить крепление режущего механизма в отверстии раскройного стола.

Плазмотроны сконструированы таким образом, что они нуждаются в минимальном обслуживании. Тем не менее, перед началом резки убедитесь в том, что раскройный стол готов к работе на установленной скорости. В случае необходимости откорректируйте его настройки – от этого зависит качество плазменной резки.

Резка ручным способом не дает таких гарантий качества, как обработка металла на производственных станках. Если требуется выполнить резку большого количества деталей с высокой точностью, лучше всего обратиться в специализированный цех.

Почему следует обращаться именно к нам

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

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

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

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

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

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

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

Читайте также: