24artstroy.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Станки плазменной резки металла с ЧПУ

Станки плазменной резки металла с ЧПУ

Подберите свой плазменный станок

Выберите параметры, сформируйте заявку, и мы отправим Вам предложение в течение 30 минут!

Кислородная резка

Кислородная резка основана на сгорании металла в струе технически чистого кислорода. Металл при резке нагревают пламенем, которое образуется при сгорании какого-либо горючего газа в кислороде. Кислород, сжигающий нагретый металл, называют режущим. В процессе резки струю режущего кислорода подают к месту реза отдельно от кислорода, идущего на образование горючей смеси для подогрева металла. Процесс сгорания разрезаемого металла распространяется на всю толщину, образующиеся окислы выдуваются из места реза струёй режущего кислорода.

Металл, подвергаемый резке кислородом, должен удовлетворять следующим требованиям: температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления; окислы металла должны иметь температуру плавления ниже, чем температура плавления самого металла, и обладать хорошей жидкотекучестью; металл не должен иметь высокой теплопроводности. Хорошо поддаются резке низкоуглеродистые стали.

Для кислородной резки пригодны горючие газы и пары горючих жидкостей, дающие температуру пламени при сгорании в смеси с кислородом не менее 1800 гр. Цельсия. Особенно важную роль при резке имеет чистота кислорода. Для резки необходимо применять кислород с чистотой 98,5-99,5 %. С понижением чистоты кислорода очень сильно снижается производительность резки и увеличивается расход кислорода. Так при снижении чистоты с 99,5 до 97,5 % (т.е. на 2 %) — производительность снижается на 31 %, а расход кислорода увеличивается на 68,1 %.

Технология кислородной резки. При разделительной резке поверхность разрезаемого металла должна быть очищена от ржавчины, окалины, масла и других загрязнений. Разделительную резку обычно начинают с края листа. Вначале металл разогревают подогревающим пламенем, а затем пускают режущую струю кислорода и равномерно передвигают резак по контуру реза. От поверхности металла резак должен находиться на таком расстоянии, чтобы металл нагревался восстановительной зоной пламени, отстоящей от ядра на 1,5-2 мм, т.е. наиболее высокотемпературной точкой пламени подогрева. Для резки тонких листов (толщиной не более 8-10 мм) применяют пакетную резку. При этом листы плотно укладывают один на другой и сжимают струбцинами, однако, значительные воздушные зазоры между листами в пакете ухудшают резку.

На машинах МТР «Кристалл» применяется резак «Эффект-М». Особенность резака — наличие штуцера для сжатого воздуха, который, пройдя через внутреннюю полость кожуха, истекает через кольцевой зазор над мундштуком и создает колоколообразную завесу, что локализует распространение продуктов сгорания и защищает элементы конструкции машины от перегрева.

Параметры режимов резки низкоуглеродистой стали приведены ниже в таблице 1:

1. Толщина разрезаемого металла
5. Давление кислорода
6. Скорость резки
7. Расход кислорода
8. Расход пропана
9. Ширина реза
10. Расстояние до листа

Воздушно-плазменная резка

Процесс плазменной резки основан на использовании воздушно-плазменной дуги постоянного тока прямого действия (электрод-катод, разрезаемый металл — анод). Сущность процесса заключается в местном расплавлении и выдувании расплавленного металла с образованием полости реза при перемещении плазменного резака относительно разрезаемого металла.

Для возбуждения рабочей дуги (электрод — разрезаемый металл), с помощью осциллятора зажигается вспомогательная дуга между электродом и соплом — так называемая дежурная дуга, которая выдувается из сопла пусковым воздухом в виде факела длиной 20-40 мм. Ток дежурной дуги 25 или 40-60 А, в зависимости от источника плазменной дуги. При касании факела дежурной дуги металла возникает режущая дуга — рабочая, и включается повышенный расход воздуха; дежурная дуга при этом автоматически отключается.

Применение способа воздушно-плазменной резки, при котором в качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух, открывает широкие возможности при раскрое низкоуглеродистых и легированных сталей, а также цветных металлов и их сплавов

Преимущества воздушно-плазменной резки по сравнению с механизированной кислородной и плазменной резкой в инертных газах следующие: простота процесса резки; применение недорогого плазмообразующего газа — воздуха; высокая чистота реза (при обработке углеродистых и низколегированных сталей); пониженная степень деформации; более устойчивый процесс, чем резка в водородосодержащих смесях.


Рис. 1 Схема подключения плазмотрона к аппарату.


Рис. 2 Фазы образования рабочей дуги
а — зарождение дежурной дуги; б — выдувание дежурной дуги из сопла до касания с поверхностью разрезаемого листа;
в — появление рабочей (режущей) дуги и проникновение через рез металла.

Технология воздушно-плазменной резки. Для обеспечения нормального процесса необходим рациональный выбор параметров режима. Параметрами режима являются: диаметр сопла, сила тока, напряжение дуги, скорость резки, расстояние между торцом сопла и изделием и расход воздуха. Форма и размеры соплового канала обуславливают свойства и параметры дуги. С уменьшением диаметра и увеличением длины канала возрастают скорость потока плазмы, концентрация энергии в дуге, её напряжение и режущая способность. Срок службы сопла и катода зависят от интенсивности их охлаждения (водой или воздухом), рациональных энергетических, технологических параметров и величины расхода воздуха.

Читать еще:  Резка газобетона струной

При воздушно-плазменной резке сталей диапазон разрезаемых толщин может быть разделён на два — до 50 мм и выше. В первом диапазоне, когда необходима надёжность процесса при небольших скоростях резки, рекомендуемый ток 200-250 А. Увеличение силы тока до 300 А и выше приводит к возрастанию скорости резки в 1,5-2 раза. Повышение силы тока до 400 А не даёт существенного прироста скоростей резки металла толщиной до 50 мм. При резке металла толщиной более 50 мм следует применять силу тока от 400 А и выше. С увеличением толщины разрезаемого металла скорость резки быстро падает. Максимальные скорости резки и сила тока для различных материалов и толщины, выполненные на 400 амперной установке приведены в таблице ниже.

Скорость воздушно-плазменной резки в зависимости от толщины металла: таблица 2

Режимы. таблица 3

Режимы воздушно-плазменной резки металлов. таблица 4


Рис. 3 Области оптимальных режимов резки металлов для плазмотрона с воздушным охлаждением (ток 40А и 60А)


Рис. 4 Области оптимальных режимов для плазмотрона с воздушным охлаждением (ток 90А).


Рис. 5 Зависимость выбора диаметра сопла от тока плазмы.


Рис. 6 Рекомендуемые токи для пробивки отверстия.

Скорость воздушно-плазменной резки, по сравнению с газокислородной, возрастает в 2-3 раза (см. Рис. 7).


Рис. 7 Скорость резки углеродистой стали в зависимости от толщины металла и мощности дуги.
Пологая нижняя линия — газокислородная резка.

При воздушно-плазменной резке меди рекомендуется применять силу тока 400 А и выше. Замечено, что при резке меди с использованием воздуха во всём диапазоне толщины и токов образуется легко удаляемый грат.

Хорошего качества реза при резке алюминия, с использованием воздуха в качестве плазмообразующего газа, удаётся достигнуть лишь для небольших толщин (до 30 мм) на токах 200 А. Удаление грата с листов большой толщины затруднительно. Воздушно-плазменная резка алюминия может быть рекомендована лишь как разделительная при заготовке деталей, требующих последующей механической обработки. Припуск на обработку допускается не менее 3 мм.

Какие факторы влияют на выбор мощности плазменного источника?

Главные параметры, на которых основывается выбор, это ваши производственные задачи и имеющийся бюджет, в производственной задаче основное — это тип и толщина материала.

Существуют ещё дополнительные критерии:

  • требования к качеству реза, качеству отверстий,
  • сложность готового продукта,
  • дополнительные процессы,
  • желаемый объём выпуска (требуемое количество изделий и скорость их производства),
  • требования по подготовке кромок (подготовка кромок заключается в резке металла под углом, что увеличивает реальную разрезаемую толщину).

Особенности процесса резки

Пользуясь плазморезами, надо учитывать их технические характеристики, химсостав применяемых смесей, параметры изделий, особенность их обработки.

Если у листов небольшая толщина (до 1см), достаточно будет иметь температуру маломощной плазменной дуги. Заготовки с большей толщиной можно кроить, добавочно стабилизировав дугу. Когда же толщина превышает 10 см, нужны плазменные установки, которые в состоянии сформировать дугу с более мощным воздействием.

Много значат виды источника. Для тонколистовой стали до 6 мм достаточно иметь небольшой ток. Чтобы обрабатывать листы, вдвое толще, понадобится источник с высоким уровнем тока. Когда же источник тока окажется более слабым, участки срезов будут иметь отложения шлака.

Ответственного подхода требует выбор составов, которыми обрабатывают заготовки, готовят их к раскрою. Обычно это смеси, содержащие аргон, азот и водород, в случае с медными сплавами, предпочтение отдают водороду. А вот при разрезании изделий из латуни, алюминия наиболее приемлемо сочетание таких элементов, как азот и водород.

Экономичными считают станки плазменной резки, технологический процесс на них по раскрою стали, алюминия или меди производится с применением воздуха.

Существуют модели плазморезов, которые способные разрезать несколько листов за один прогон. Когда же настрой на особое качественное резание, применяются плазмотроны на кислороде.

Что касается стола машины, под ним расположена система удаления частиц дыма, отходов металла. За резкой металлических листов осуществляется контроль со стороны ЧПУ блока. ПО (в корректном русском переводе) отслеживает процесс укладки их на стол в оптимальном режиме, производит расчет затрат времени, количества деталей, составляет отчеты.

Плюсы и минусы

Главнейшим достоинством оборудования является высокая точность кроя. Поскольку процессом управляет компьютер, вероятность отклонения от траектории движения рабочего инструмента равна нулю! На станках данного типа выполняются резы любой конфигурации. Еще одно бесспорное преимущество заключается в большой чистоте торцов раскроенных заготовок. Таким образом, дополнительная их обработка не требуется. Плюс также и в безопасности работы на станке: среди элементов оборудования нет находящихся под высоким напряжением.

Недостатков практически нет. К минусам можно отнести невозможность раскроя слишком толстых листов. Например, не обрабатывается высоколегированная сталь толщиной больше 10 см. Титан тоже не режется на плазменных станках.

Читать еще:  Как выбрать аппарат плазменной резки?

Виды плазменной резки металла с ЧПУ

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

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

Плазменная резка металлов может выполняться несколькими способами.

К плазменно-дуговому методу относятся:

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

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

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

Рекомендовано к прочтению

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

  • Лазерно-плазменный способ резки металлов.

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

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

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

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

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

  • Резка титановых заготовок.

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

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

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

Состав станка

В комплект станка газовой резки с числовым программным управлением входят следующие компоненты:

  • электронный блок управления в виде контроллера, который реализует управление технологическим процессом, позиционирование резака, выбор оптимальной скорости, контроль данных об расходных материалах;
  • рабочее поле — стальная рама, позволяющая закреплять заготовку, над которой двигается резак;
  • резак, закрепленный рейке, двигающийся по двум осям;
  • газовые рукава;
  • система автоподжига;
  • электромагнитные газовые клапаны защиты.

Характеристики, возможности и безопасность резки

Сочетание современной аппаратной и программной базы позволяет добиваться высоких качественных характеристик при использовании при резке станков с ЧПУ. Оборудование, как правило, комплектуется резаком с внутрисопловым смешиванием газов, которое позволяет производить автоматическую резку по электронным лекалам с заранее заданными при помощи программного обеспечения координатами. При этом системы с ЧПУ позволяют осуществлять раскрой толстолистового металла по траекториям с наивысшей степенью сложности, формируя качественные кромки. В ряде случаев по набору характеристик газовая резка на станке с ЧПУ превосходит по параметрам плазменную.

Высокое качество резки обеспечивается за счет соблюдения оптимальной и равномерной скорости движения резака по поверхности заготовки. При этом скорость варьируется в зависимости от типа стали, толщины металла и прочих параметров. Автоматически выбирается скорость в диапазоне доступных величин, исходя из допустимых максимальных и минимальных параметров. При заниженной скорости появляется риск брака, который отражается в оплавлении кромок металла. При высокой скорости процесс разделения металла может прерваться. Для стальных листов с толщиной от 1 до 100 мм скорость средняя оптимальная скорость реза варьируется от 750 до 280 мм в минуту. Механизированный техпроцесс позволяет формировать вертикальный рез без какой-либо конусности с минимальной величиной отклонения от заданных габаритов и размеров. Величина погрешности работы станков с ЧПУ при резке металла, как правило, составляет ±1 мм. При этом соблюдаются стабильные параметры, необходимые для качественной резки, обеспечивая ход резака без обратных ударов, хлопков со стабильным горением.

Читать еще:  Термическая резка металла с ЧПУ

Благодаря высокой безопасности процесса и техническим характеристикам, газокислородная резка с использованием станков с ЧПУ требует минимальных капиталовложений и отличается предельной экономичностью. Минимальные требования к обслуживанию процесса порезки стали сочетаются с низким износом сопла, а в качестве расходных материалов для обеспечения технологического процесса выступают лишь сменные баллоны с кислородом и горючим газом. При этом объем потребляемой газопламенным оборудованием электрической энергии, как правило, не превышает 1 КВт.

Станки с ЧПУ оснащены набором дополнительных функций, которые обеспечивают безопасность процесса резки, следят при помощи датчиков и систем обратных связей за параметрами, осуществляя необходимые корректировки. При снижении уровня давления в сменных баллонах, в том случае, когда в емкостях иссякает газ или кислород, автоматика отрабатывает перекрытием огнепреградительных и обратных клапанов. Аналогичная ситуация происходит при наличии каких-либо сбоев при функционировании газового оборудования. Автоматическое гашение резака способствует снижению потенциально возможной аварийности, предотвращению несчастных случаев. Станки с ЧПУ обеспечивают во время работы повышенную технику безопасности, снижая риски для оператора и возможные факторы брака при резке металла.

  • Создание изделий от 1 часа
  • Отсрочка платежа постоянным клиентам
  • Возможна оплата по факту отгрузки
  • Качество продукции соответствует ГОСТам, ТУ и подтверждено сертификатами

Свойства технологии

Аппараты профессионального и бытового класса имеют сходные конструкции и принцип действия:

  • розжиг начальной электрической дуги;
  • ионизация газовой струи;
  • применение скоростного потока плазмы для резки металла.

Для технологии свойственны:

  1. Температура струи. Для цветных металлов и их сплавов устанавливают 5 тысяч о С, для высокотемпературных стальных сплавов- максимальное значение в 30 тысяч о С.
  2. Скорость истечения струи. Меняется в диапазоне 450-1600 метров в секунду. Определяется материалом и толщиной детали, криволинейностью линии реза.
  3. Ширина реза. Определяется типом сопла.
  4. Скорость резания. Достигает 6-7 метров в минуту.

[stextbox ростом толщины заготовки ширина реза увеличивается, а скорость уменьшается.[/stextbox]

Качество поверхности

Определяется квалификацией резчика и нормативными документами. Качество важно для последующей сварки. Задаются следующие параметры:

  • отклонение линии реза от перпендикуляра к поверхности;
  • оплавление кромки;
  • класс шероховатости.

Качество поверхности после плазменной резки уступает только лазерной.

Различают следующие подвиды метода:

  1. Обычная. В качестве плазмообразующего газа применяется подготовленный воздух. Используется для обычной конструкционной низкоуглеродистой стали.
  2. Водная. Создаваемая водная завеса способствует охлаждению сопла и защищает рез от контакта с кислородом воздуха. Применяется для высоколегированных сплавов.
  3. В защитной газовой среде. Плазмообразующий инертный (или малоактивный) газ создает защитную атмосферу, предотвращающую. доступ воздуха к линии разреза. Используется для цветных и легких металлов, а также их сплавов.

По способу создания дуги и воздействия плазмы на материал заготовки различают также плазменно-дуговую и струйную резку.

Лазерноплазменная

Этот метод состоит в совместном применении плазменного пучка и лазерного луча в одной горелке. Лазерная установка применяется при раскрое заготовок не толще 6 мм. Если нужно разделать более серьезные детали, в ход идет плазменный резак. Такие станки выгодны небольшим предприятиям с широкой номенклатурой и средним объемом заказов. Они снабжены системой ЧПУ, позволяющей использовать компьютерные программы построения оптимальных раскроев. Единая решетка для размещения листов позволяет экономить время на подготовительно- завершающих операциях.

Области применения

Технология активно используется в следующих областях:

  • раскрой листового металла;
  • раскрой профильного проката;
  • демонтаж металлоконструкций;
  • художественная резка по металлу, создание декоративных изделий.

Раскрой заготовок применяется во всех машиностроительных отраслях, производстве сложных строительных конструкций и транспортных средств.

С увеличением выпуска ручных плазморезов их цена становится доступна и домашним мастерам, выполняющим много операций по разделке или демонтажу.

Сферы применения

Способ плазменного реза относится к универсальным. В строительной сфере и промышленности плазменная резка востребована в тех ситуациях, когда требуется разделение на фрагменты металлические тонкие листы, произвести рез стальных рулонов, сделать штрипсы из металла или подробить лом чугуна. Трубы также можно резать при помощи центратора трубореза, вне зависимости от их диаметра. Также в функциональных возможностях аппаратов есть зачистка швов, удаление кромок.

Основное применение – промышленные сферы:

  • машиностроение:
  • капитальное строительство;
  • авиа и судостроение.

Художественная плазменная резка также распространена в строительстве. При помощи неё делают ограждения, беседки, элементы в дизайне интерьера.

Используемая литература и источники:

  • Актуальные проблемы физики лазерной резки металлов / А.М. Оришич. — М.: Сибирское отделение РАН, 2012.
  • Плазменная техника и плазменные технологии / Н.П.Козлов. — М.: Инженер, 2003.
  • Статья на Википедии

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector