24artstroy.ru

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

Плазменная резка металлов — преимущества, применение и особенности

Плазменная резка металлов — преимущества, применение и особенности

Специалисты считают, что метод плазменной резки— это одна из наиболее прогрессивных и перспективных технологий, которая к тому же обладает набором бесспорных преимуществ. О положительных качествах и характерных особенностях этого метода повествует нижеизложенный материал.

Методы резки

Сначала не будет лишним ознакомиться с тем, какие вообще существуют способы резки металла. При этом не будут рассматриваться такие простые варианты, как пилы (циркулярные и ленточные) и гильотины. Они довольно эффективны, но существенно уступают более прогрессивным видам резки.

К основным технологиям резки металлов относятся:

1) лазерная — в качестве рабочего органа предполагает использование лазера, представляющего собой узконаправленный и определенный по длине световой луч;

2) газовая — раскраивание материала осуществляется посредством тонкой кислородной струи;

3) гидроабразивная — заготовка разрезается узконаправленной струей, состоящей из воды и абразива в виде кварцевого песка и подающейся под большим давлением (до 5000 атмосфер);

4) плазменная — металл раскраивается посредством плазменной дуги, которая представляет собой струю ионизированного газа, подающуюся на высокой скорости.

Характерные особенности метода плазменной резки

Оборудование, с помощью которого осуществляется такая обработка, называют плазмотроном. Это устройство генерирует плазму, представляющую собой газовый поток с отрицательным электрическим зарядом. Когда она попадает на металлическую деталь, обладающую положительным зарядом, создается плазменная дуга, которая разрушает обрабатываемый материал в точке контакта.

Технология

Процесс обработки металла с использованием метода плазменной резки обычно оуществляется в несколько этапов:

1. Электроды плазмотрона образуют электрические разряды.

2. Производится подача газа, который разряды преобразуют в плазму. Исходя из типа разрезаемого материала, скорость, разновидность и температура газового потока могут сильно изменяться. Черные металлы разрезают преимущественно кислородом. Что касается цветных металлов, то для них используют азот, водород или инертный газ (аргон).

Температура рабочей среды может варьироваться в пределах 5000–30000 °C. Низкие температуры обычно используют для резки цветных металлов, а высокие — тугоплавких сталей.

Скорость движения плазменного потока определяется материалом заготовки, ее толщиной, продолжительностью работы оборудования и направлением, в котором осуществляется распил.

3. Плазма оказывает непосредственное воздействие на металл. Меняя параметры процесса резки, можно изменять ширину реза.

Разновидности плазменной резки

Она представлена тремя видами, такими как:

1) прямого действия

Как говорилось выше, образование плазменной дуги происходит непосредственно между токопроводящим, положительно заряженным металлом и газом с отрицательным зарядом. Придание металлу требуемого заряда осуществляется с использованием специальной клеммы;

2) косвенного действия

Если обрабатываемый материал плохо или совсем не проводит ток, то формирование плазменной дуги происходит непосредственно в резаке между его электродами. С помощью газовой струи она подается на заготовку;

3) комбинированная

Она основывается на использовании дополнительной клеммы, подключенной к токопроводящей заготовке, и имеющихся в резаке двух электродов.

Плазменная резка в быту и промышленности

Хотя такая технология кажется довольно сложной, существует ряд компактных устройств, предназначенных для бытового использования. Но по сравнению с их промышленными аналогами они более опасны в работе и менее производительны. Рука человека в процессе работы находится очень близко к дуге и раскаленному металлу, из-за чего на коже могут возникать серьезные ожоги.

Что касается промышленности, то для нее предназначено совершенно другое плазморежущее оборудование — станки с ЧПУ. В полностью автоматическом режиме они способны создавать различные по сложности детали. При этом получаются качественно обработанные края и обеспечивается максимальная точность разрезания заготовок.

Преимущества и недостатки

Метод резки металлов с использованием плазмы популярен благодаря наличию у него ряда весомых преимуществ, к которым относятся:

1) универсальность — обработке подлежат различные металлы, начиная от стали и чугуна и заканчивая титаном и алюминием;

2) наибольшая скорость реза — актуальна для небольших по толщине металлических заготовок (до 50 мм);

3) полное отсутствие деформаций у металлов при наличии высокотемпературной среды;

4) высокое качество реза — у обрабатываемых материалов при этом практически полностью отсутствует шероховатость;

5) экономичность — подразумевает отсутствие потребности в дополнительной обработке деталей.

К недостаткам плазменной резки относятся:

1) неспособность разрезать большие по толщине заготовки — относится к деталям толщиной, превышающей 100 мм;

2) высокий уровень шума при работе — актуально при самостоятельной резке металла.

Процесс резки металлов с использованием плазмы, особенно если он осуществляется на станках с ЧПУ — это высокопроизводительная технология, обеспечивающая максимально точную и качественную обработку заготовок.

В промышленности с помощью метода плазменной резки чаще всего обрабатывают стальные оцинкованные, холоднокатаные и горячекатаные листы, используя при этом специальные программные средства и набор шаблонов.

Что такое кислородная резка?

При кислородной резке пламя кислородного-топливной смеси предварительно нагревает сталь до температуры воспламенения.

Кислородная струя направляется на металл, создавая химическую реакцию с образованием оксида железа, также известного как шлак. Мощный поток кислорода удаляет шлак из пропила.

При использовании кислородных горелок качество резки, время предварительного нагрева и толщина металла зависят от типа топливного газа. В процессе задействуют один из четырех топливных газов в сочетании с кислородом: ацетилен, пропан, пропилен и природный газ.

Для чего используется резка кислородом?

Ручная кислородная резка распространена в проектах с малыми объемами, когда использование дорогостоящих агрегатов экономически не обосновано.
Например, подготовка деталей для последующей ковки и штамповки, в литейных цехах, резка труб.
Кислородная резка эффективна при работе с толстой сталью и черными металлами.

Читать еще:  Дуговая резка листового металла

Существуют кислородно-топливные горелки, которые можно использовать для нескольких процессов, таких как резка, сварка и пайка.

Преимущества кислородной резки:

  • Неоспоримый плюс этого процесса — низкие первоначальные затраты и портативность компонентов по сравнению с аппаратами плазменной резки.
  • Способность быстро резать более толстую сталь, в добавок, универсальность системы.

Что представляет собой процесс плазменной резки металла?

Плазма – токопроводящий ионизированный газ высокой температуры. Образуется струя в специальном устройстве – плазмотроне. Он состоит из таких основных элементов:

  1. Электрод (катод) – оснащен вставкой из материала с высокой термоэлектронной эмиссией (гафний, цирконий), которая выгорает в процессе эксплуатации и при выработке более 2 мм требует замены.
  2. Механизм закрутки газового потока.
  3. Сопло – как правило, изолированное от катода специальной втулкой.
  4. Кожух – защищает внутренние компоненты от брызг расплавленного металла и металлической пыли.

Источник питания воздушно-плазменной резки имеет 2 провода – анод (с положительным зарядом) и катод (с отрицательным зарядом). «Плюсовой» провод подсоединяется к разрезаемому металлопрокату, «минусовой» – к электроду.

В начале процесса плазменной резки металла поджигается дежурная дуга между катодом и наконечником, которая выдувается из сопла, а при касании к обрабатываемому изделию образует уже режущую дугу.

При заполнении формирующего канала в плазмотроне столбом дуги в дуговую камеру под давлением в несколько атмосфер начинает подаваться плазмообразующий газ, который подвергается нагреву и ионизации, что способствует его увеличению в объеме. Это ведет к его истеканию из сопла с большой скоростью (до 3 км/сек.), а температура дуги в этот момент может достигать от 5000 до 30000 °C.

Небольшое отверстие в сопле сужает дугу, что способствует ее направленному воздействию в определенную точку на металле, который практически мгновенно нагревается до температуры плавления и выдувается из зоны реза.

После прохождения плазмотроном по заданному контуру получается заготовка необходимых размеров и формы с ровными кромками и минимальным количеством окалины на них.

4. Применение плазменной резки

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

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

Данное преимущество плазменной резки достигается за счёт отсутствия необходимости регулировать подачу газа и управлять химической реакцией горения. Аппарат плазменной резки металлов разработан для контактной резки листов, поэтому при его использовании не нужно прилагать усилия для поддержания расстояния между резаком и заготовкой.

Оптимизированные параметры резки автоматизированных плазменных систем можно вводить и контролировать одним действием, что ещё более упрощает эксплуатацию оборудования. Благодаря возможности осуществления контактной резки и отсутствию необходимости регулировки подачи газа, ручные системы плазменной резки требуют меньше времени для изучения, значит, персонал предприятия сможет быстрее приступить к работе.

Принцип появления плазмы

Плазменная струя образуется следующим образом:
Электрическая дуга. Образуется она между электродом агрегата и соплом (или обрабатываемым металлом). Температура при этом достигает показателя в 5 тыс. градусов по Цельсию.
Подача газа совмещается с процессом повышения температуры дуги до 20.000 градусов.
Образование струи плазмы происходит за счет ионизации газа. При этом показатель температуры достигает 30.000 градусов.

Внешне полученный результат выглядит как яркое свечение, которое выходит из сопла со скоростью от 500 до 1.500 м/с. Именно этим потоком и производится резка металлического листа толщиной до 20 мм. При этом дополнительная шлифовка изделия практически исключается за счет высокой эффективности работы плазмореза.

Что касается газа, то на практике применяются разные варианты:

  • воздух из окружающей среды;
  • кислород технический;
  • азот;
  • аргон;
  • водород.

Также может быть использован пар, который образуется в процессе кипячения воды.

Преимущества плазменной резки

Преимущества воздушно-дуговой плазменной резки по сравнению с кислородно-газовой:

  • скорость резки;
  • скорость прожига;
  • качество резки;
  • универсальность метода;
  • безопасность;
  • низкие затраты на резку;
  • простота операций;
  • повышенная надёжность.

Скорость резки

В настоящее время толщина около 90% разрезаемого металла составляет 25 мм и менее. В этом диапазоне технология плазменной резки имеет неоспоримое преимущество, обеспечивая высокую скорость резки. Она может как минимум в два раза превышать скорость кислородно-газовой резки. С уменьшением толщины разрезаемого металла скорость плазменной резки увеличивается до 12 раз по сравнению с кислородно-газовой резкой.

Скорость прожига

Среди множества операций резки очень важной является сквозной прожиг металла. Аппараты кислородно-газовой резки позволяют выполнять прожиг стали толщиной 15 мм в течение 30 секунд, так как металл необходимо предварительно нагреть до температуры почти 1000ºC. А системы плазменной резки позволяют выполнять прожиг стали указанной толщины менее чем за две секунды, при этом значительно увеличивая производительность.

Качество резки

Кроме скорости резки другим важным фактором, определяющим выбор оборудования для резки металла, является качество. В целом, системы плазменной резки обеспечивают более высокое качество резки по сравнению с аппаратами кислородно-газовой резки. Благодаря высокой скорости резки значительно снижается температура нагрева рабочей детали. Системы плазменной резки позволяют избегать деформации тонких листов металла (толщиной 1-6 мм) в отличие от аппаратов кислородно-газовой резки. Кроме того, современные резаки систем плазменной резки просты в управлении и обеспечивают превосходный обзор вырезаемой детали.

Читать еще:  Инструмент для фигурной резки металла

Универсальность

Возможность резать несколько типов металла является очень важной при выполнении многих производственных операций. Процесс образования электрической дуги, лежащий в основе технологии плазменной резки, позволяет проще выполнять резку любого электропроводного материала, включая алюминий, медь, мягкую низкоуглеродистую сталь, нержавеющую сталь и другие металлы. Кроме того, технология плазменной резки позволяет выполнять резку нескольких листов металла, сложенных один на другой.

Безопасность

Горючий газ высокого давления и открытое пламя, применяемые при кислородно-газовой резке, представляют собой большую опасность. Кроме того, для перевозки газовых баллонов необходимы особые условия, которые также увеличивают расходы. Системы плазменной резки не требуют использования открытого пламени или какого-либо горючего газа, а потому полностью устраняют подобные опасности и дополнительные расходы.

Расходы на резку

Факторы непосредственно влияющие на стоимость:

  • высокая скорость резки;
  • качество резки;
  • высокая производительность;
  • универсальность систем плазменной резки;
  • меньшее количество вторичных операций.

Системы плазменной резки способствуют увеличению прибыли, так как позволяют выполнять большее количество производственных операций. Кроме того, значительно снижаются технологические расходы и убытки, связанные с необходимостью соблюдать большое количество правил техники безопасности и охраны труда оператора.

Простота операций

Простота операций позволяет сократить время на обучение операторов, необходимое для надлежащего управления оборудованием плазменной резки. Для механизации операций, оборудование плазменной резки, как правило, можно интегрировать в существующие системы управления кислородно-газовой резкой. Оборудование плазменной резки легко настроить для выполнения операций регулировки давления газа и электропитания для экономичного использования электроэнергии.

Повышенная надежность

В модернизированных источниках питания количество приводящих к отказам деталей и узлов уменьшено более, чем в два раза, что положительно сказалось на надёжности. Кроме того, новейшие системы плазменной резки оснащены опциями, способствующими сокращению времени и стоимости, затрачиваемых на техническое обслуживание и ремонт оборудования.

Резка плазменной струей: примеры

Метод плазменной резки является довольно универсальным. Струей ионизированного газа можно разделять на части практически все металлы любых конфигураций. В строительстве и промышленности чаще всего к помощи плазмы прибегают в тех случаях, когда необходимо разделить на части тонкие листы металла, разрезать рулоны стали, изготовить металлические штрипсы или измельчить чугунный лом.

Оснащенные центраторами труборезы помогут вам разделить на фрагменты трубы любого диаметра. При этом функционал оборудования позволяет провести зачистку швов и разделывание кромок. С помощью плазмы осуществляют также сверление в металле отверстий.

художественная резка плазмой

Художественная плазменная резка широко распространена в строительстве. К этому методу прибегают при оформлении ограждений, уличных очагов, беседок, флюгеров, разнообразных элементов интерьера.

Плазменная резка для начинающих.

Плазменная резка металлов для начинающих.

Уважаемые покупатели, в этой статье мы хотим вам рассказать что такое плазменная резка металлов, показать ее основные преимущества, рассказать об устройстве плазменных аппаратов и как их использовать, а теперь обо всем этом по порядку.

Иногда наши покупатели приобретая аппарат плазменной резки с удивлением узнают, что для его работы необходим компрессор. Компрессор необходим для того, чтобы выдувать металл который вы режете. Без компрессора резать плазмой невозможно. Компрессор подключается к аппарату, а к аппарату подключается плазматрон (плазменная горелка), так вот, когда возникает дежурная дуга между катодом и соплом, воздух эту дугу выдувает наружу, где дуга переходит в основную дугу при соприкосновении с металлом; далее происходит процесс плавления металла и выдувания его жидкой части из зоны расплава. При выборе компрессора стоит обратить особое внимание на его качество и на его параметры. Корректная работа аппарата плазменной резки возможно только в сочетании с хорошим компрессором. Мы рекомендуем использовать компрессоры способные выдавать 5-6 атмосфер.

Еще одна немаловажная деталь, на которую мы хотим обратить ваше внимание. В компрессоре должен стоять фильтр воздуха, он может быть встроен в компрессор изначально, а может подключаться отдельно. Воздух, который будет проходить через аппарат плазменной резки и выходить из плазматрона, должен быть чистым, в него не должны попадать никакие посторонние предметы и вещества. Недопустимо попадание паров и частиц масла, мельчайшей частицы металлической стружки, пыль и грязь. Особенно это важно, если вы планируете использовать плазму на пыльных производствах, в гаражах, цехах с бетонными полами и т.д. Чем чище воздух – тем лучше рез!

Если вы будете соблюдать эти условия, аппарат будет работать корректно и без сбоев.

Плазма или газорезка?

Мы не будем говорить о том, что газорезка хуже чем плазменная резка. У газорезки есть ряд преимуществ перед плазмой, например при резе металлолома в больших количествах вам не справиться с этой задачей если использовать плазменную резку. Плазменная резка экономически целесообразна при толщине металла до 50 мм, при большей толщине преимущество переходит к кислородной резке. Но качество и скорость раскроя всегда на стороне плазменной резки.

Для газорезки нужен газ, для плазмы нужно электричество. Выделим два основных преимущества плазмы: первое – вам не нужен газ (ацетилен) вы не связываетесь с взрывоопасными газами, второе — вы можете резать различные типы металлов (сталь, нержавейка, медь, алюминий и пр.)

Таким образом кому-то необходима газорезка, кому-то подойдет плазма, выбор за вами.

Как правильно выбрать аппарат плазменной резки?

Здесь все очень просто. Чем мощнее плазменный аппарат, тем толще металл он может резать. Если вы планируете резать разные толщины, вам лучше выбрать мощные аппарат, если вы будете резать тонкие металлы, вам нет необходимости покупать мощные аппарат, достаточно приобрести сорока амперный аппарат. Обратите внимание на такое понятие, как качество реза. Рез может быть «грязный» и «чистый». Грязный рез – это когда вам нужно просто отрезать кусок металла и для вас не имеет значение какой срез будет, аккуратный или нет. Чистый рез — это максимально ровно отрезанный металл. Как правило, производители указывают в параметрах грязный рез. Чтобы понять чистый рез, вам нужно отнять порядка 25% от указанной толщины. Так например если производитель указал 12 мм – значит чистый рез составит 8-9 мм. Не думайте, что производители вас обманывают, это всемирная практика указать в параметрах грязный рез, а не чистый. Этот параметр показывает максимальную возможность аппарата, а вы уже сами выбираете как вам резать металл, по “грязному” или по “чистому”.

Читать еще:  Как сделать станок для резки пенопласта?

Кроме того, перед покупкой желательно понять как часто вы будете включать аппарат плазменной резки. Обратите внимание на ПВ приобретаемого аппарата. Если ПВ аппарата 60% — значит в 10 минутном цикле вы можете резать 6 минут, а 4 минуты аппарат будет отдыхать, если ПВ 100% — значит можно не отрываться от работы, аппарат будет работать постоянно.

Расходные части.

Покупая аппарат плазменной резки, мы рекомендуем вам узнать у поставщика как обстоят дела с расходкой для плазменной горелки. Практически все производители вместе с аппаратом кладут расходные части, вы можете приступать к резке незамедлительно, но расходка горит, независимо от производителя. И когда встает вопрос о замене, выясняется, что там где аппарат покупался – “расходки” нет. Мы часто сталкиваемся с такими случаями, когда помогаем людям подобрать расходку, и стоит признать, что не всегда это получается. Расходка не всегда стыкуется. Так, например, расходка для аппаратов китайского происхождения не подходит к европейским товарам или американским. Кроме того, нет возможности поменять плазматрон (плазменную горелку) – разные разъемы. В нашем интернет-магазине продаются аппараты плазменной резки произведенные в Китае, все расходные части для горелок CUT всегда в наличии и как показывает практика, китайская расходка подходит практически на все аппараты сделанные в Китае.

Скорость с которой резать металл.

Этот вопрос нам часто задают покупатели. Определенного ответа на него нет, вы поймете, как быстро вам надо будет вести плазматрон по металлу только в процессе обучения, приноровиться очень просто. Все зависит от толщины металла и амперажности, которую вы выставите. Когда вы приступите к резу, вы сразу увидите — если вы ведете плазматрон очень быстро (в таком случае металл не будет прорезаться полностью) если очень медленно (в этом случае вы просто будете расходовать воздух и электроэнергию). Перед тем как резать нужные вам заготовки или отрезки, мы рекомендуем потренироваться на ненужных обрезках, чтобы выбрать оптимальный режим и скорость реза.

Еще один совет, когда вы включите аппарат – поставьте ток на максимум, а во время реза уменьшайте его, пока не поймете, что этого тока достаточно для реза вашей толщины металла. Начинайте с больших токов, затем идите на понижение.

И ещё, не старайтесь ставить максимальный ток, чтобы отрезать побыстрее, так как чем больше ток, тем быстрее выходит из строя расходка; не делайте слишком частые поджиги, поскольку именно в момент поджига происходит интенсивное «выветривание» тугоплавкой вставки на катоде и преждевременный выход его из строя, т.е. нажали на кнопку и режьте непрерывно. Если по условиям работы вам необходимо делать короткие резы, например резать сетку – приготовьтесь к частой замене расходки.

Как все работает.

Установки плазменной резки имеют напряжение холостого хода 250-300 В.

При нажатии на кнопку подаётся сжатый воздух и одновременно между катодом и соплом во внутренней камере плазмотрона прикладывается это напряжение холостого хода, но чтобы пробить этот промежуток и зажечь плазму, необходима поджигающая искра – эту функцию поджига выполняет осциллятор (напряжение поджига порядка 5-10 кВ). Как только дуга зажглась (и дуга в этот момент называется дежурной) воздух выдувает плазму наружу. Ток дежурной дуги как правило в мощных аппаратах ограничен внутри мощным сопротивлением для экономии расходки, для реза не предназначен; дежурная дуга горит 2-3 сек. Если в течение этого времени дуга не коснулась металла или металл по каким-то причинам не соединён с «+» установки (например, обрыв обратного кабеля), то дуга гаснет. Если же всё прошло нормально, то дежурная дуга переходит в основную дугу, блок осциллятора отключается. Далее происходит плавление металла дугой и одновременное выдувание расплавленного материала из расплава. Горение основной дуги происходит между тугоплавкой вставкой из гафния, впрессованной в торец катода и материалом изделия. Наибольшее разрушение этой вставки происходит именно в момент поджига, поэтому лучше стараться избегать слишком частых включений в целях экономии расходки.

Выбрать аппарат плазменной резки можно здесь.

Для наглядности, мы провели несколько тестов. Аппарат Сварог CUT 100 разрезал металл толщиной 10 мм. с увеличением до 35 мм. Ток резки был выставлен 90 Ампер.

Аппарат Сварог CUT 40 разрезал пластину толщиной 4 мм. Ток резки 20 Ампер.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector