Режимы плазменной резки металла

Содержание

Технология плазменной резки — метод термической обработки металла

Режимы плазменной резки металла

Ионизированный газ является универсальным инструментом, который позволяет осуществлять высокоскоростные, высокотемпературные процессы на уровне атомов любых материалов. Все системы плазменной резки основываются на использовании контролируемой электрической дуги, обжатой потоком плазмы.

Плазменно дуговая резка основана на выполнении трех физических процессов:

  1. Поддержание электрической дуги необходимой температуры в патоке плазмообразующего газа.
  2. Получение полости в процессе выполнение точного плавления материала.
  3. Удаление (выдувание) расплавленного материала из зоны реза потоком горячего газа.

Задача плазменной резки — получение ровных перпендикулярных кромок точного реза металла, не поддающегося газовой резки. Кстати, плазменная резка в Туле находится по ссылке.

Общие сведения

Рабочая электрическая дуга, образующаяся в воздухе, самостоятельно достигает температуры до 5 000 °С. После подачи потока ионизирующего газа ее температура возрастает до 20 000 °С, что приводит к образованию высокотемпературного газового потока или низкотемпературной плазмы.

Ионизация газа повышается при нагреве от электрической дуги, что, в свою очередь, повышает температуру рабочего потока газа до 30 000 °С. Сама воздушно-плазменная смесь начинает ярко светиться, имеет высокий уровень электропроводности и представляет типичную высокотемпературную плазму.

Для получения точного плавления металла вдоль линии реза необходимо подвести определенное количество теплоты. Эффективная тепловая мощность — минимальный числовой предел характеризующий диапазон выделяемой теплоты процесса необходимый для плавления.

Сопла для плазменных резок выбираются различного диаметра, что позволяет контролировать скорость плазменного потока при одинаковом расходе газа. Она резко увеличивается при меньшем диаметре сопла и может достигать 800 м/с. При этом контролируется и процесс выдувания расплавленного металла, скорость которого варьируется от 40 м/с .

Физика процесса резки

Плазменно дуговая резка — термический процесс, который происходит за счет плавления металла. Режущая дуга, несмотря на разные расходные материалы, имеет составные части, которые вводят не одинаковое количество теплоты в металл, не равномерно проплавляют его:

  • столб разряда (верхняя часть реза) обеспечивает равномерное плавление и ровные кромки;
  • факел (нижняя часть реза) приводит к получению сходящихся к низу кромок;
  • активное пятно (расположение зависит от параметров дуги) наиболее активно передает тепловую энергию и обеспечивает самое высокое качество плазменной резки.

Форма сечения плазменной дуги так же влияет на качество реза. На ее профиль влияют:

  • толщина и свойства металла;
  • скорость резки;
  • используемые расходные материалы;
  • сила тока и рабочее напряжение;
  • условия ширины реза.

Расходные материалы подбираются индивидуально для различных процессов получения реза, как это предусматривает инструкция конкретного оборудования.

Плазмотрон и различные режимы плазменной резки позволяют контролировать распространение той или иной зоны термического влияния, контролировать структуру образовавшихся кромок металла.

Принцип работы плазмотрона

Плазмотрон — оборудования для преобразования электрической энергии сварочной дуги в тепловую энергию потока плазмы.

Конструкция представляет собой устройство с цилиндрической дуговой камерой, которая имеет выходной клапан не большого диаметра — сопло. Он отвечает за форму и скорость, образовавшейся сжатой плазмы. На тыльной стороне камеры находится электрод.

Плазмотрон может работать по двум основным технологиям:

Дуга прямого действия (“катод — анод” — “электрод — изделие”)

Технология резки предполагает образование дуги между электродом и материалом с электрической проводимостью.

Принцип работы:

  • Зажигается пилотная дуга между соплом и электродом.
  • Дуговая камера наполняется газом, который начинает нагреваться от дуги.
  • Нагретый газ ионизируется и происходит процесс теплового расширения.
  • Открывается сопло и газ с большой скоростью (около 3 км/с) и высокой температурой вытекает на материал в виде плазменной дуги.

Данные системы плазменной резки имеют более высокий КПД, так как тепловая мощность складывается из мощности, выделяемой в анодной области и мощности работы струи плазмы.

Дуга косвенного действия (“катод — анод” — “электрод — сопло”)

Технология резки предполагает использование теплового эффекта от дуги с режущим газом.

Принцип работы

  • Зажигается дуга между электродом и соплом, которое подключается к положительному полюсу источника энергии.
  • Плазмотрон с дуговой камерой наполняется газом, который нагревается, ионизируется и расширяется.
  • Открывается клапан сопла, и струя газа истекает из сопла.
  • Часть плазмы сжимается и выносится за пределы плазмотрона.

Тепловая мощность (энергия плазмы) в данном случае складывается из кинетической энергии потока плазмы и потенциальной энергии заряженных частиц, поэтому она не является большой. Способ преимущественно используется в микроплазменных установках и для тонкого металла.

Конструкция применяемого плазменного резака, расходные материалы и инструкция выполнения технологических процессов определяют основные виды плазменной резки.

Выделяют:

  • Стандартная (обычная) плазменная резка. Ручная резка, в которой используется только один газ (кислород, азот, аргон).
  • С двумя газами. Один газ образует плазму, второй защищает материал для образования более гладких кромок реза.
  • С водной защитой. В таких плазма режущих установках используются расходные материалы двух видов: газ и вместо второго газа — вода.
  • С впрыскиванием воды. Источник плазменной резки для этого способа представляет собой плоский электрод и используется исключительно специальный плазмотрон.

Так же технология плазменной резки может быть выполнена и в условиях работы под водой, при повышенных температурах, в вакууме. В зависимости от конструкции станка принцип действия плазмы может быть направлен на получения высокоточного реза или на получения масштабного реза толстого материала в кротчайшие сроки.
Источник

Источник: http://corrida-club.ru/novosti/tekhnologiya-plazmennoy-rezki-metod-t.html

Технология и выбор параметров режима плазменной резки

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Материалы

Рабочие плазмообразующие среды должны обеспечивать:

  • эффективное формирование режущей дуги
  • получение высококачественных кромок реза
  • эффективную передачу разрезаемому металлу тепловой энергии, заимствованной в столбе дуги
  • длительную работу формирующих элементов плазмотрона
  • получение дополнительной энергии для резки за счет экзотермических реакций
  • экономичность и безопасность работы.

Рабочие среды наиболее широко используются в виде технических газов: азота, аргона, водорода, кислорода, сжатого воздуха и др.

Рабочую среду выбирают с учетом ее свойств (табл. 27.3) и свойств обрабатываемого материала. Инертные газы обеспечивают получение наиболее чистых поверхностей реза, что особенно важно для резки цветных металлов. Двухатомные газы улучшают передачу энергии дуги разрезаемому металлу за счет механизма диссоциации — рекомбинации. Кислородсодержащие среды повышают энергетическую эффективность резки металлов, экзотермически реагирующих с кислородом, что обеспечивает для них наиболее высокую производительность резки.

Наибольшее применение в РФ получила резка на основе использования плазмы кислородсодержащего сжатого воздуха (воздушно-плазменная резка). Области рационального использования сред указаны в табл. 27.4.

Перспективно использование интенсифицирующих плазмообразующих сред. При воздушно-плазменной резке обогащение воздуха кислородом обеспечивает повышение производительности резки сталей без увеличения затрат энергии и способствует улучшению качества металла на кромках.

Подача воды в плазменную дугу также улучшает качество заготовок из сталей и способствует повышению скорости резки. Если к плазмообразующему воздуху добавлять углеводороды, заметно возрастает скорость резки меди и ее сплавов и существенно улучшается качество заготовок.

Выбор параметров режима

Технологический процесс плазменной резки включает в себя следующие операции: врезание (с кромки листа или, при необходимости, с пробивки исходного отверстия), резку прямолинейных и криволинейных участков заданного контура и завершение реза. Основной операцией является прямолинейная резка заготовок с вертикальными кромками.

В составе назначаемых режимов и условий резки указывают рабочую плазмообразующую среду, рабочий ток, диаметр и длину сопла, расход рабочей среды, расстояние от рабочего торца плазмотрона до поверхности металла, а также рабочее напряжение дуги и скорость резки.

Ток I, напряжение U, тепловой к. п. д. η дуги, удельный вес γ, толщина δ, энтальпия плавления S разрезаемого металла, ширина реза b определяют скорость резки:

W = 0,24IUη/γbδS.    (27.2)

При резке стали δ=1 см, γ = 7,8 г/см3, S= 13,06 кДж/г током I=300 А при U = 180 В с η = 0,3 и b=0,4 см W=4 см/с, или 2,4 м/мин. При резке в окислительных средах реакция окисления повышает скорость. При заданном режиме скорость резки можно регулировать (рис. 27.2).

Максимально возможная скорость резки на прямолинейных участках ограничивается уровнем, выше которого не достигается сквозное прорезание металла (рис. 27.2, а). При скорости ниже этого уровня металл прорезается полностью (рис.27.2, б), но качество резки характеризуется большой неперпендикулярностью кромок, шероховатостью поверхностей, большой глубиной литого участка зоны термического влияния и т. д.

Читайте также  Отпуск металла в домашних условиях

С ограничением скорости резки (рис. 27.2, в, г) качество заготовок повышается, хотя затраты энергии и материалов возрастают, производительность резки снижается. При скоростях резки ниже максимальных в 1,5—2,5 раза (рис. 27.

2, д) кромки реза становятся параллельными между собой и перпендикулярными к поверхности листа, шероховатость становится минимальной и вырезаемая заготовка по большей части может быть использована без дополнительной механической обработки. При дальнейшем снижении скорости резки (рис. 27.

2, е) процесс и качество заготовок теряют стабильность, что неприемлемо.

Ориентировочные режимы и условия резки (для машинной прямолинейной резки) приведены в табл. 27.5, 27.6. Скорость резки на криволинейных участках (с малыми радиусами кривизны) понижают на 30—50 % во избежание искажения формы кромок в результате отставания режущей струи (аналогично газопламенной кислородной резке). Аналогично снижают скорость резки при завершении реза с целью сквозного прорезания металла на концевом участке у нижних кромок.

Если резку начинают на поверхности листа, начальное отверстие в металле пробивают вне контура детали (на отходе). При механизированной резке пробивку производят в движении машины с приподниманием и последующим опусканием плазмотрона. Пробивка производится при скорости движения машины меньшей против заданной в 1,5—2 раза.

Врезание с кромки металла или начального отверстия при толщине металла 20—30 мм не требует специальных приемов и регулировки скорости. Контроль полноты прорезания можно вести наблюдая за отклонением от вертикали факела режущей струи на выходе из листа.

Вначале врезания ось и передняя граница факела отклоняются в сторону, противоположную резке, но при правильно установленной скорости передняя граница факела вскоре занимает вертикальное положение или близкое к нему. Такое положение в процессе резки свидетельствует о рациональной скорости.

При слишком малой скорости весь факел ориентируется по вертикали, а его передняя граница неустойчива и отклоняется в направлении движения резака.

Источник: https://www.autowelding.ru/publ/1/plazmenno_dugovaja_rezka_metallov/tekhnologija_i_vybor_parametrov_rezhima_plazmennoj_rezki/20-1-0-221

Технология и преимущества плазменной резки металла

Применение плазменной резки имеет широкое распространение. Она используется в машиностроении, коммунальной отрасли, при строительстве судов, изготовлении конструкций из металла. В основе плазменной резки лежит принцип, при котором ионизированный воздух начинает проводить электрический ток.

Разделку металла осуществляют плазма, представляющая собой разогретый ионизированный воздух, и плазменная дуга. Характерные для плазменной резки металла принципы работы будут описаны далее.

При резке металла плазмой происходит усиление электродуги. Это возможно благодаря действию газа, находящегося под давлением. Режущий элемент разогревается до высоких температурных значений, результатом чего становится высококачественная и быстрая разрезка металла.

В отличие от газовой резки ее плазменный аналог не способствует перегреванию всего обрабатываемого изделия. Высокая температура возникает непосредственно в месте разделки металла, а остальные части изделия не прогреваются и не деформируются.

Схема плазмореза

Принцип плазменной резки металла основывается на:

  • выдаче необходимого напряжения источником тока (стандартное напряжение — 220 В, повышенное — 380 В, для резки металла на крупных предприятиях);
  • передаче тока к плазмотрону (горелке) через кабели, в результате между анодом и катодом загорается электродуга;
  • подаче компрессором по шлангам воздушных потоков в устройство;
  • действии внутри плазмотрона завихрителей, направляющих потоки к электрической дуге;
  • прохождении вихревых потоков воздуха через электродугу и создании ионизирующего воздуха, разогретого до высоких температур;
  • замыкании рабочей дуги между электродом и обрабатываемой поверхностью при поднесении плазмотрона к ней;
  • действии воздуха под большим давлением и высокой температурой на обрабатываемое изделие.

Принцип работы плазменной резки

В результате получается разрез небольшой толщины с минимальными наплывами.

Дуга способна гореть в дежурном режиме, если аппарат не используется в конкретное время. При дежурном режиме горение поддерживается автоматически. При поднесении горелки к изделию дуга мгновенно переходит в рабочий режим и моментально разрезает металл.

После выключения аппарата производится его продувание для удаления мусора и остужения электродов.

Электродуга универсальна в своем действии. Она способна не только разрезать, но и сваривать металлические изделия. Для сваривания применяют присадочную проволоку, подходящую к конкретному типу металла. Через дугу пропускают не воздух, а инертный газ.

Таблица режимов плазменной резки

Структура плазмореза

Плазморезом называют аппарат, которым осуществляется резка металлических изделий различными способами. В устройство агрегата входят элементы:

  • источник электрического питания;
  • компрессор;
  • плазмотрон;
  • кабель-шланги.

Конструкция плазменного резака

В качестве источников питания выступают несколько устройств:

Достоинство плазменной резки

Каждое из устройств имеет ряд достоинств и недостатков. К достоинствам инвертора относятся:

  • дешевизна;
  • стабильность горения дуги;
  • удобство при применении в участках с затрудненным доступом;
  • небольшой вес;
  • высокий КПД, превышающий аналогичный показатель для трансформатора на 30%;
  • экономичность.

Какие есть недостатки и ограничения?

Силовой трансформатор

Основным недостатком инвертора является невозможность его использования для нарезания металлических изделий большой толщины.

Трансформатор эффективно используется при резке толстостенного металла, с которым не справится инвертор. Он выдерживает перепады сетевого напряжения, но отличается низким КПД. Неудобны трансформаторы по причине своего большого веса.

Компрессор представляет собой устройство, подающее воздух к электродуге. Механизм способствует созданию вихревых воздушных потоков, направляемых к ней. Компрессором обеспечивается четкое нахождение катодного пятна дуги в центре электрода. При нарушении процесса возникают последствия в виде:

  • образования сразу двух электродуг;
  • слабого горения дуги;
  • поломки плазмотрона.

Через компрессор в процессе работы обычного непромышленного плазмореза пропускается только сжатый воздух. Он создает плазму и охлаждает электроды. На промышленных агрегатах применяют смеси газов на основе кислорода, гелия, азота, аргона, водорода.

Плазмотрон выполняет основную функцию аппарата — режет изделие. В его устройство входят:

  • охладитель;
  • электрод;
  • колпак;
  • сопло.

Внутри плазмотрона содержится гафниевый электрод, возбуждающий электродугу. Применяются циркониевые, реже бериллиевые и ториевые электроды. Их оксиды токсичны и даже радиоактивны.

Через плазмотронное сопло проходит плазменная струя, разрезающая изделия. От его диаметра зависят качество резки, технология, скорость работы агрегата, ширина разреза и скорость охлаждения.

Через кабель проходит ток, идущий от инвертора или трансформатора. По шлангам движется сжатый воздух, образующий плазму в плазмотроне.

Технологические моменты плазменной резки

Понять, как работает плазморез, позволяет последовательное изучение этапов плазменной резки металлов:

  • нажимается кнопка розжига, приводящая к началу подачи тока от трансформатора или инвертора к плазмотрону;
  • внутри плазмотрона появляется дежурная электродуга с температурой 70000С;
  • происходит зажигание дуги между наконечником сопла и электродом;
  • происходит поступление сжатого воздуха в камеру, который проходит через дугу, нагреваясь и ионизируясь;
  • в сопле происходит обжатие поступающего воздуха, вырывающегося из него единым потоком со скоростью 3 м/с;
  • обжатый воздух, вырывающийся из сопла, разогревается до 300000С, превращаясь в плазму;
  • при соприкосновении плазмы с изделием дежурная дуга гаснет, зажигается режущая (рабочая);
  • рабочая дуга плавит металл в месте воздействия, результатом становится рез;
  • части расплавленного металла сдуваются с изделия воздушными потоками, вырывающимися из сопла.

Любая технология плазменной резки металла зависит от скорости реза и расхода воздуха. Высокая скорость способствует появлению более тонкого реза. При низкой скорости и высокой силе тока ширина реза становится больше.

При усиленном расходе воздуха происходит увеличение скорости резки. Чем больше диаметр сопла, тем меньше скорость и шире рез.

Методики резки

На практике используются два способа нарезания металла плазмой:

  • струей из плазмы;
  • плазменно-дуговым способом.

Нарезание плазменной струей нашло применение при обработке неметаллических изделий, не способных проводить электроток. При указанном способе обработки изделие не является частью электросхемы. Горение дуги происходит между электродом и наконечником плазмотрона. Изделие разрезается плазменной струей.

Применение плазменно-дугового способа широко. Он используется при:

  • нарезании профилей, труб;
  • изготовлении изделий с прямолинейными контурами;
  • обработке литья;
  • формировании отверстий в металле;
  • производстве сварочных заготовок.

Горение дуги происходит между электродом и изделием. Столб дуги совмещается с плазменной струей. Струя возникает за счет продуваемого через работающий компрессор газа, сильно нагревающегося и ионизирующегося в процессе. Газ способствует образованию плазмы, а за счет его высокой температуры увеличивается скорость нарезания обрабатываемого металла. Данный метод подразумевает применение дуги постоянного тока с прямой полярностью.

Разновидности резки плазмой

Выделяют три разновидности процесса:

  • простая — с применением электротока и воздуха (альтернативой является азот);
  • с применением воды, выполняющей функцию охлаждения плазмотрона, его защиты и поглощения выделений;
  • с применением защитного газа, повышающего качество реза.

Плюсы и минусы плазморезки

Плюсы Минусы
Универсальность применения (предназначена для обработки любых металлических изделий при условии, если подобрано устройство правильной мощности с требуемым давлением воздуха). Небольшой диапазон толщины реза (не более 100 мм).
Минимальный вред окружающей среде. Вред окружающей среде и здоровью (мастер, работавший с плазморезом, для которого в качестве газа предусмотрен азот, получает серьезное отравление).
Высокая производительность, уступающая только лазерной резке, но выигрывающая в себестоимости. Высокая цена агрегата.
Высокое качество работы, отличающееся небольшой шириной реза и отсутствием сильного перегрева всего изделия при его обработке плазмой. Сложная конструкция.
Отсутствие потребности в прогреве всего изделия, влияющего на его качество. Повышенный уровень шума при работе.
Безопасность процесса по причине отсутствия необходимости использовать газовые баллоны. Максимально допустимый угол отклонения от перпендикулярности реза составляет всего 100- 500 в зависимости от толщины изделия.

по теме: Станок плазменной резки и раскроя металла с ЧПУ Metal Master

Источник: https://promzn.ru/rezka-metalla/plazmennaya.html

Параметры плазменной резки

Существуют определенные параметры, определяющие процесс плазменной резки. На него влияют многие факторы, в том числе факельный зазор (зазор межу листом и соплом), состав плазмообразующего газа, скорость перемещения резака, сила тока дуги. Причем одни из них напрямую зависят от других.

Читайте также  Самый звонкий металл

Плазмообразующий газ

Считается, что в ручной плазморезке наиболее эффективно в качестве плазмообразующего газа использовать обычный воздух. И это отлично – ведь что может быть доступнее и дешевле? Вот только воздушная смесь хорошо зарекомендовала себя при раскрое листов толщиной до 25 мм. Причем использование воздуха приводит к азотированию кромки. Такое явление наблюдается при насыщении кромки реза входящим, в состав воздуха, оксида азота.

При автоматической плазменной резке, как правило, применяют двойной газ. Листы толщиной +/-25 мм раскраивают с помощью водяного тумана (дополнительного газа) и азота (основного). К сожалению, на более тонких листах водяной пар достаточно интенсивно охлаждает рез. При этом не обеспечивается прогрев близлежащих участков металла. В результате на нижней поверхности образуется шлак, а кромка получается слишком грубой.

Для предотвращения такого дефекта уменьшают скорость резания или (и) увеличивают силу тока.

Для раскроя листов толще, чем 25 мм, большинство производителей плазменных резок рекомендуют использовать водород или аргон в качестве основного газа, а двуокись углерода или азот – как дополнительный. Применение водородно-азотистой смеси приводит к минимизации нитрирующего эффекта.

Углекислый газ значительно дороже азота. Но он незаменим, когда необходимо получить чистые кромки и максимально уменьшить вредные испарения, сопровождающие процесс резки металла.

Следует отметить, что процесс раскроя стальных листов зависит не только от выбора плазмообразующих газов. Важное значение здесь играет оптимальное давление, под которым находится газ. От этого параметра зависит срок службы сопла и качество реза.

Так, если давление повышено, в начале процесса не удается получить качественной кромки. При пониженном же давлении наблюдается недостаточное охлаждение плазмотрона. А это приводит к раздвоению дуги и разрушению сопла. В таблице ниже показано, как действуют различные газы на процесс резания металлов:

Наименование газа Вид обрабатываемого металла Достоинства Недостатки
Воздух
  • Нержавеющая сталь
  • Углеродистые стали
  • Удобно резать
  • Доступная стоимость
  • Идеальный рез
  • Нитрирование кромок
  • Окисление поверхности
  • Быстрое выгорание электрода
Азот, N2
  • Углеродистые стали
  • Алюминий
  • Нержавейка
  • Большой ресурс электрода
  • Легко режутся оба металла
Водород-аргон, Ar-H2
  • Качественный рез для листов, толще 12,7 мм
  • Дороговизна, не применяется для углеродистых сталей
Кислород, О2
  • Рез чист
  • Нитрирование кромок отсутствует
  • Наибольшая скорость резания

Ток дуги

От этого параметра напрямую зависит толщина раскраиваемого металла и срок эксплуатации сопла и электродов. Каждый комплект сопло-электрод имеет свое значение номинального тока. При резке металла на плазменной установке допустимый ток дуги составляет до 95% от номинального. Увеличивая ток дуги, необходимо синхронно увеличивать размер выходного диаметра сопла.

Факельный зазор

От данного параметра зависит:

  • перпендикулярность образуемыхкромок;
  • плотность плазменной дуги;
  • ее устойчивость.

Чем меньше факельный зазор, тем меньше угол кромки. Оптимальным считается расстояние от сопла до листав диапазоне от 1,5 до 10 мм. Данное расстояние выставляется индивидуально для каждого случая и указывается

в руководстве по эксплуатации источника плазмы.

Чтобы избежать кромочных дефектов, необходимо выдерживать постоянным факельный зазор. Уменьшение его величины приведет к преждевременному сгорания и электрода, и дорогостоящего сопла. Особенно опасным является контакт сопла и листа, когда факельный зазор равен нулю. Чтобы избежать разрушения сопла по этой причине,
плазменные установки, выпускаемые компанией «ТеплоВентМаш», оборудованы датчиками контроля высоты. Такие стабилизаторы позволяют автоматически поддерживать оптимальный, заданный оператором, факельный зазор.

Скорость плазменной резки

Именно скорость перемещения резака определяет качество реза. От нее зависит присутствие шлака под листом и на сложность его удаления. Если скорость невелика, возникнет перерасход плазмообразующего газа. А на нижней части листа появится легко удаляемый «низкоростный» шлак.

При повышенной скорости перемещения сопла линия реза становится волнистой. На нижней же части листа появляется плохо отделимый «высокорослый» шлак.

Идеальной скоростью резания листового металла считается такое перемещение резака, при котором угол отставания между прорезанием верхней и нижней кромок не превышает 5 градусов.

Угол наклона кромок и ширина реза

ГОСТ 14792-80 определяет четыре главнейших параметра, влияющих на качество раскроя листового металла. К ним относятся:

  • линейное отклонение;
  • неперпендикулярность торцовойповерхности;
  • её шероховатость;
  • зона термического воздействия.

На точность и качество реза определяющее влияние оказывает угол наклона кромок и ширина реза. А вот форма кромок и размеры реза зависят от тока и напряжения дуги, скорости перемещения плазмотрона и расхода плазмообразующего газа.

На ширину реза влияют ток дуги и размер выходного отверстия в сопле. Стоит хоть немного увеличить эти параметры, как тут же ширина реза увеличится. Чтобы оценить ширину шва, можно увеличить диаметр выходного отверстия в сопле в 1,5 раза.

Для получения точных размеров вырезаемых заготовок, необходимо сдвинуть плазмотрон «в металл» на полуширину реза. Если
купить станок плазменной резки с ЧПУ, это произойдет автоматически. В нашем оборудовании встроены специальные корректоры (или компенсаторы реза). Они устанавливают эквидистантную траекторию перемещения инструмента.

Вырезаемая деталь будет меньше положенного (если рез широк) из-за частичного разрушения электрода, повышенного тока дуги, завышенного факельного зазора, низкой скорости резки или уменьшенный расхода плазмообразующего газа.

Причиной узкого реза (и, соответственно, больших размеров заготовки) являются малый факельный зазор, пониженная дуга тока, перерасход плазмообразующего газа и завышенная скорость перемещения резака.

Углом наклона кромок считают угол, образованный перпендикуляром к поверхности листа и обработанной плоскостью. Если подвод плазмообразующего газа тангенциальный, правая и левая кромки реза отличаются углами наклона. Закручивание газового потока по часовой стрелке приводит к тому, что, по ходу движения плазмотрона угол правой кромки составит от 1 до 3 градусов, а левой – от 3 до 8. Если угол кромки превышает 5 градусов, следует пересмотреть параметры резки.

Источник: https://plazma-stanok.ru/parametry-plazmennoy-rezki/

Плазменная резка

При данном методе резки, в качестве режущего инструмента используется струя высокотемпературной плазмы, мощность которой — позволяет резать черные, либо цветные металлы толщиной до 20 сантиметров.

Чаще всего, осуществляется плазменная резка металла с ЧПУ, то есть с помощью специальных программируемых станков.

Фото процесса:

Такие станки, позволяют осуществлять резку металлов по заданным параметрам в промышленных масштабах, обеспечивая высокую скорость и эффективность работы.

Кроме того, плазменная резка на станках с ЧПУ позволяет обеспечить достаточно высокую безопасность работы с плазмой, при соблюдении всех правил техники безопасности.

Инструменты для плазменной резки металлов, обычно обладают достаточно большими габаритами, а так же требуют мощного источника электрической энергии.

Но современные технологии позволяют создавать и более компактные приборы, с помощью которых осуществляется ручная плазменная резка металла.

Инструменты для ручной резки так же потребляют достаточно много энергии, кроме того — ручная резка осуществляется со значительно меньшей скоростью, чем такая же плазменная резка на станке с ЧПУ.

Точность ручной плазменной резки несколько ниже, но на стороне этого метода — большая универсальность, так как приборы для ручной резки обладают небольшими габаритами и легко транспортируются практически куда угодно.

Для работы такого прибора нужно только подключение к электросети.

Технология и принцип работы

Инструменты для плазменной резки позволяют работать практически с любыми металлами или сплавами, даже сверхпрочными либо отличающимися другими особыми свойствами.

Также, технология плазменной резки металла позволяет значительно ускорить резку металлических деталей малой и средней толщины по сравнению с газопламенной резкой.

Плазменно-дуговой способ

Для того, чтобы создать плазму — между электродом аппарата для резки и разрезаемым металлом создается электрическая дуга, одновременно — из расположенного рядом с электродом сопла, подается газ под высоким давлением.

Электрическая дуга преобразует струю газа в поток плазмы имеющий температуру от 5 до 30 тысяч градусов. При этом скорость движения струи плазмы достигает более полутора километров в секунду.

Наглядное видео:

Поток плазмы, имеющий такие показатели температуры и скорости движения, легко справляется с разрезанием любых даже самых прочных сплавов.

При этом, плазменно дуговая резка металлов обеспечить высокое качество и чистоту получаемого среза и невысокий нагрев самой разрезаемой детали, что исключает тепловую деформацию заготовки, которая зачастую является серьезной проблемой при других методах разрезания металлов.

Плазменно-дуговая резка металла подразумевает включение разрезаемого металла в электрическую цепь, то есть разрез осуществляется с помощью электрической дуги.

Таким образом, режут металлы, которые другим способом обработать крайне сложно либо невозможно, к ним относятся коррозионностойкие стали, титан, медь.

Также, с помощью этого метода легко режутся: алюминий, чугун и другие металлы, сплавы, черные либо цветные.

При резке плазменной дугой происходит выплавление металла в точке разреза, затем расплавленный металл выдувается струей газа.

Метод резки плазменной струей

Также существует метод резки с помощью потока плазмы. При этом разрезаемый металл не является компонентом электрической цепи.

В данном случае — электрическая дуга так же есть, но она проходит от наконечника электрода до внутренней стенки сопла плазмотрона.

Таким образом, можно осуществлять резку неэлектропроводных материалов, разрезание металла осуществляется за счет воздействия высокоскоростной плазмы, электрическая дуга используется только для создания плазмы и придания ей большой скорости.

Именно этот метод используется для изготовления аппаратов ручной плазменной резки.

Метод резки струей плазмы незаменим при резке тонких листов металла, в других случаях (за исключением ручной резки) он используется достаточно редко.

В ручной резке преимущественно используется именно метод резки потоком плазмы, так как с помощью этой технологии можно создавать компактные приборы с невысоким весом и энергопотреблением.

Назначение форсунок

Форсунки, по которым подается газ, требуют охлаждения, чаще всего используется воздушное охлаждение, но присутствует и аппаратура с водным охлаждением.

Форсунки, обычно — используются с регулируемым диаметром сопла, что позволяет точно настроить скорость и силу истечения газов.

Благодаря этому — один и тот же аппарат можно настроить для эффективной работы практически с любым металлом, самого широкого диапазона толщины и состава материала.

Как правило, форсунки с воздушным охлаждением более дешевы и надежны, но жидкостное охлаждение форсунок позволяет развивать значительно большую мощность, чем при использовании воздушного охлаждения. 

Назначение электродов

Электроды, используемые в аппаратах для плазменной резки, изготавливают из сплавов вольфрама с лантаном.

Это связано с тем, что электрод должен обладать высокой электропроводностью и при этом должен быть устойчив к воздействиям высокой температуры.

Газы, которые применяются для создания плазмы делятся на активные и неактивные.

Посредством активных газов работают кислородная либо воздушно плазменная резка металла, эти разновидности метода используются для резки черных металлов и их сплавов (сталь, чугун).

Для резки цветных металлов и сплавов, наилучшим образом подходит — резка с применением неактивных газов, таких как аргон, азот, водород.

Схематичный рисунок режущего плазмотрона

Так как физический принцип плазменной резки металла позволяет работать практически с любыми металлами, обеспечивать высокую безопасность и скорость работы, то этот метод обработки металлов получил достаточно широкое распространение на самых различных производствах.

Резка металла с помощью плазменной струи позволяет осуществлять сложную фигурную вырезку.

Помимо быстрого вырезания сложных технических деталей, возможна и художественная плазменная резка металла, которая позволяет создавать настоящие произведения искусства либо декоративные элементы даже из очень тугоплавких сплавов.

Технология предполагает различные режимы плазменной резки металла, которые позволяют быстро подстроить оборудование под работы не только с определенной разновидностью сплава, но и с заготовками определенной толщины.

Благодаря различным режимам работы оборудования можно легко подобрать нужный режим в большинстве случаев, что позволяет экономить как энергию, так и ресурс аппаратуры.

Основные преимущества

Резка металлов с помощью плазмы является одним из наиболее современных и технически совершенных способов работы с различными металлами.

Эта технология появилась относительно недавно, но получила широкое распространение, благодаря ряду преимуществ, которые она предлагает по сравнению классическими инструментальными методами работы с металлами.

Основные преимущества плазменной резки металла заключаются в:

  • скорости резки;
  • универсальности (можно работать с любыми металлами и славами);
  • нет ограничений по форме обрабатываемых деталей и сложности вырезаемых фигур;
  • срез, который образуется в процессе резки, обладает высокой чистотой и качеством поверхности.

Для того, чтобы максимально использовать все преимущества плазменной резки металлов — необходимо правильно и точно подбирать режимы работы установки под конкретный материал, при этом необходимо учитывать множество факторов, таких как:

  • свойства материала;
  • его толщина;
  • скорость и температура плазмы;
  • скорость выполнения разреза.

При правильном подборе этих, а так же некоторых других специфических параметров — плазменная резка будет осуществляться быстро и с высоким качеством.

Резка металла с помощью плазмы более безопасна, чем обычная газопламенная резка, так как в процессе резки не используются баллоны с кислородом, горючими газами.

Таблица скоростей плазменной резки

Аппараты для плазменной резки могут иметь различные габариты и назначение.

Производятся аппараты для ручной плазменной резки, но чаще всего используется автоматическая плазменная резка металла, по причине более высокой скорости и точности работы такого оборудования.

Аппараты для ручной плазменной резки могут производится с различными конструктивными особенностями сопла и охладительных систем.

Наиболее компактные и универсальные из них могут работать на открытом воздухе, в условиях открытых строительных либо монтажных площадок.

При этом, плазма может создаваться как на прямую – из воздуха, так и из подаваемых газов, таких как водород либо аргон.

Еще одним различием в таких аппаратах является система охлаждения плазмотрона, она может быть как жидкостной так и воздушной.

Воздушная система лучше подходит для работы на открытых площадках, но обладает меньшей эффективностью и не позволяет аппарату развивать действительно высокую мощность.

Если еще 20-30 лет назад резка металла плазмой была мало распространена и относилась к экзотическим методам работы с металлами, то в наше время можно легко найти компании, которые занимаются предоставлением таких услуг, либо же самостоятельно приобрести оборудование для осуществления ручной плазменной резки.

Популярные металлы

Наиболее распространена плазменная резка листового металла, это связано с тем, что этот метода на сегодняшний день является одним из самых дешевых и быстрых способов работы с листовым прокатом.

Как правило, оборудование для работы с листами металла позволяет осуществлять резку листа толщиной до 50 мм, независимо от сплава, из которого изготовлен лист.

Кроме того современные станки плазменной резки позволяют вырезать изделия практически любой геометрической формы с точностью среза до 0,5 мм.

Нередко требуется точно и быстро осуществить резку труб. В отличие от резки листового металла плазменная резка труб осуществляется в специальных машинах, которые позволяют вращать трубу в процессе резки.

Скорость такой резки может достигать 9000 мм, а точность среза до 0,1 мм.

Благодаря таким параметрам, а так же невысокой цене плазменная резка труб является одним из наиболее доступных методов точной резки труб самого широкого диапазона диаметров и практически любого сплава.

Одним из сложных для работы материалов является алюминий и его сплавы, этот металл достаточно легко окисляется, при резке сложно получить чистый и точный срез. 

Алюминий

При этом, плазменная резка алюминия с использованием воздуха или активных газов — не является наилучшим выбором, так как поверхность среза будет покрыта толстым слоем окислов, что негативно скажется на качестве получаемых деталей.

Для работы с алюминием требуются аппараты плазменной резки, работающие на неактивных газах, таких как аргон либо азот.

При их использовании на поверхности среза алюминия практически не будет оксидов, эта разновидность метода является одной из наиболее подходящих для работы с этим металлом.

Не смотря на универсальность метода, плазменная резка стали является наиболее частой областью применения плазменного оборудования, по причине того, что сталь является наиболее распространенным сплавом.

Кроме того, для резки стали нет необходимости применять инертные газы, что позволяет использовать даже самое простое и недорогое оборудование, получая отличные результаты как по точности так и по скорости работы.

Нержавеющая сталь

Если осуществляется плазменная резка нержавейки, то она также не требует технических ухищрений, так как этот сплав устойчив к окислению и его вполне возможно резать с помощью воздушно-дуговой разновидности плазменной резки, которая является наиболее дешевой и доступной.

Еще одним несомненным преимуществом является возможность работы даже с очень тонкими слоями металла без потерь качества и точности резки.

Именно плазменная резка тонкого металла является основным и практически единственным конкурентом в этой области для лазерной резки.

Это связано с тем, что методами механической обработки крайне сложно осуществлять резку тонкого металла, при этом они не удовлетворяют современным требованиям по точности, скорости работы и качеству получаемых срезов.

Рыночные расценки на услуги

Благодаря широкому распространению оборудования для плазменной резки, стоимость осуществления этой работы достаточно невысока и доступна.

На нее оказывает влияние толщина обрабатываемого материала, вид металла, который будет подвергаться резке, а так же сложность изготавливаемых деталей.

Предлагают такие услуги достаточное количество различных предприятий, поэтому найти подрядчика для выполнения данной работы не составляет труда. Так, стоимость плазменной резки металла обычно начинается от 25-30 рублей за погонный метр.

В случае, если требуется осуществить резку цветных металлов, минимальная стоимость погонного метра будет составлять 50-60 рублей.

Так же может осуществляться и плазменная резка металла своими руками, даже в домашних условиях.

Для этого потребуется приобрести соответствующее оборудование, которое можно переносить и вес которого находится в пределах 5-8 килограмм.

Для осуществления ручной плазменной резки потребуется подключение аппарата к электрической сети.

При ручной работе цена услуг плазменной резки металла будет несколько выше, чем при автоматической.

Но при этом она может осуществляться в широком диапазоне условий и обладает значительно большей автономностью по сравнению с промышленным оборудованием.

Наибольшей популярностью пользуется воздушно плазменная чпу резка металла.

При этом способе обработки не используются инертные газы, поэтому он подходит только для работы со сталью и другими сплавами железа, а цена плазменной резки металла таким способом весьма невысока.

Основным преимуществом такого метода является высокая скорость резки, а так же возможность запрограммировать станок на изготовление даже очень сложных изделий в автоматическом режиме.

В последние годы появилось множество компаний, которые предлагают услуги плазменной резки металла.

Это создало высокую конкуренцию на этом рынке и привело к тому, что цена резки металла плазмой значительно уменьшилась и стала доступна широкому кругу потребителей.

Цена услуг плазменной резки металла включает в себя стоимость расходных материалов (электроэнергии и газов), стоимость оборудования, а так же сложность изделий, которые требуется вырезать.

Источник: http://opr124.ru/plazmennaya-rezka.html

Понравилась статья? Поделить с друзьями: