Плазменная резка металла: принцип работы плазмореза

Содержание
  1. Устройство плазмореза
  2. Источник электропитания
  3. Плазмотрон
  4. Компрессор
  5. 3 Плазмообразующие газы и их влияние на возможности резки
  6. Принцип работы
  7. Технология
  8. Резка плазменной струей
  9. Плазменно-дуговая резка
  10. Виды плазменной резки
  11. Видео
  12. Принцип работы воздушно-плазменной резки металла
  13. Принцип работы плазменного резака
  14. Конструкция и принцип работы плазмотрона с совмещенным соплом и каналом
  15. Типы плазмотронов
  16. Автомат: принцип работы
  17. Классификация видов плазменной резки
  18. Простой
  19. С применением защитного газа
  20. С водой вместо воздуха
  21. Свойства технологии
  22. Качество обработки
  23. Обработка в ручном режиме
  24. 2.3.2 Электрод и сопло плазменного резака
  25. 2.3.3 Изделие
  26. 2.3.4 Подаваемый газ
  27. 2.3.5 Системы циркуляции охладителя
  28. 2.3.6 Система воспроизведения
  29. Преимущества и минусы реза плазмой
  30. О преимуществах
  31. Оборудование для плазменной резки металла
  32. Оборудование своими руками
  33. Плазморезка ЧПУ: принцип работы в домашних условиях
  34. Какие газы используются, их особенности
  35. Характерные особенности процесса резки
  36. Как разжигать плазменную дугу?
  37. Достоинства и недостатки плазменной резки
  38. Как выбрать плазмотрон?
  39. Мощность
  40. Время, скорость разрезания материала
  41. Горелка плазморезки
  42. Влияние легирующих элементов на разрезаемость стали при плазменной резке

Устройство плазмореза

Плазменный резак состоит из нескольких блоков:


Аппарат плазменной резки. Плазменная резка выполняется плазменным резаком, который состоит из нескольких блоков

  • источник питания;
  • плазмотрон (резак);
  • компрессор;
  • комплект кабелей-труб.

Источник электропитания

Источником питания может быть:

  • трансформатор. Его преимущество в том, что он практически нечувствителен к перепадам напряжения в ЛЭП и позволяет резать толстые куски, а его недостаток — значительный вес и низкий КПД;
  • инвертор. Единственный его недостаток в том, что он не позволяет резать толстые куски. Есть много преимуществ:
  • при питании от него постоянно горит дуга;
  • КПД на 30% выше, чем у трансформатора;
  • дешевле, дешевле и легче трансформатора;
  • удобно использовать в труднодоступных местах.

Плазмотрон

Плазменный резак — это плазменный резак, с помощью которого вырезается деталь. Это основной блок плазменного резака.

Устройство плазмотрона и схема подключения
Устройство плазмотрона и схема подключения

Конструкция плазмотрона состоит из следующих компонентов:

  • электрод;
  • насадка;
  • кулер;
  • шапка.

Узнайте больше о режущем устройстве здесь.

Компрессор

Для подачи воздуха необходим компрессор в аппарате плазменной резки. Он должен обеспечивать тангенциальную (или вихревую) подачу сжатого воздуха, чтобы катодная точка плазменной дуги располагалась строго по центру электрода. Если этого не гарантировать, возможны неприятные последствия:

  • плазменная дуга будет гореть нестабильно;
  • одновременно могут образовываться две дуги;
  • плазменный резак может выйти из строя.

3 Плазмообразующие газы и их влияние на возможности резки

Среда плазмообразования, пожалуй, является ключевым параметром процесса, определяющим его технологический потенциал. Состав этой среды зависит от способности:

  • регулирование показателя теплового потока в зоне обработки металла и плотности тока в ней (изменением отношения поперечного сечения сопла к току);
  • варьировать количество тепловой энергии в широком диапазоне;
  • регулирование показателя поверхностного натяжения, химического состава и вязкости разрезаемого материала;
  • контроль глубины газонасыщенного слоя, а также характера химических и физических процессов в зоне обработки;
  • защита от появления провисаний на металлических и алюминиевых листах (по нижним краям);
  • формирование оптимальных условий удаления расплавленного металла из полости резания.

На фото: процесс плазменной резки, mosweld.ru

Кроме того, многие технические параметры оборудования, используемого для плазменной резки, также зависят от состава окружающей среды, которую мы описываем, в частности следующие:

  • конструкция механизма охлаждения устройства форсунок;
  • возможность крепления катода в плазмотроне, его материала и уровня интенсивности подачи к нему теплоносителя;
  • схема управления установкой (ее циклограмма точно определяется расходом и составом газа, используемого для образования плазмы);
  • динамические и статические (внешние) характеристики блока питания, а также показатель его мощности.

Фото аппарата плазменной резки, strport.ru

Недостаточно знать, как работает плазменная резка, более того, необходимо выбрать правильную комбинацию газов для создания плазмообразующей среды с учетом стоимости используемых материалов и прямых затрат на операцию резки.

Обычно азотная среда используется для полуавтоматической и ручной обработки коррозионно-стойких сплавов, а также для ручной и экономичной обработки меди и алюминия. Но уже низколегированную углеродистую сталь лучше всего резать в кислородной смеси, которую категорически нельзя использовать для обработки алюминия, коррозионно-стойкой стали и изделий из меди.

Принцип работы

Результат работы плазмотрона
Результат работы плазмотрона

Принцип работы плазмотрона следующий. Создается поток высокотемпературного ионизированного воздуха, электропроводность которого равна электропроводности заготовки (т.е воздух перестает быть изолятором и становится проводником электрического тока).

Образуется электрическая дуга, которая локально нагревает заготовку: металл плавится и появляется порез. Температура плазмы в это время достигает 25 000 — 30 000 ° C. Появившиеся на поверхности заготовки частицы расплавленного металла будут выбрасываться из нее потоком воздуха, выходящим из сопла.

Технология

Кратко технологию плазменной резки металла можно описать следующим образом. Плазменной обработке поддаются все виды металлов толщиной до 220 мм.

Эффект возникает после воспламенения плазмообразующего газа при образовании искры в цепи электрической дуги (между наконечником сопла и неплавящимся электродом. Газовый поток воспламеняется от искры, здесь он ионизируется, вращаясь в управляемую плазму (с чрезвычайно высокой выходной скоростью, 800 и даже 1500 м / с).

Из-за сужения происходит ускорение потока плазмообразующего вектора. Высокоскоростная плазменная струя позволяет получить температуру на выходе около 20 000 с. Строго направленная струя в тысячи градусов буквально плавит материал в районе точки воздействия, нагрев вокруг места обработки незначителен.

Интересно: выбор режимов плазменной резки для станков с ЧПУ

Применяется метод плазменной дуги с замыканием обрабатываемой поверхности в токопроводящую цепь. Другой вид резки (плазмотрон) — работает при наличии стороннего (косвенного) образования высокотемпературной составляющей в рабочем контуре плазмотрона. Обрезаемый металл не входит в токопроводящую цепь

Резка плазменной струей

Плазменная резка заготовок применяется для обработки непроводящих материалов. При резке этим методом дуга горит между наконечником плазмотрона и электродом, а сам разрезаемый объект не участвует в электрической цепи. Для резки детали используется плазменная струя.

Плазменно-дуговая резка

Плазменная резка используется для токопроводящих материалов. При резке этим методом между заготовкой и электродом горит дуга, ее столб совмещен с плазменной струей. Последний образуется за счет истечения газа, его нагрева и ионизации. Пропускаемый через сопло газ сжимает дугу, придает ей проникающие свойства и обеспечивает интенсивное плазмообразование. Высокая температура газа создает максимальный расход и увеличивает активное воздействие плазмы на расплавленный металл. Газ выбрасывает капли металла из зоны резания. Для запуска процесса используется дуга постоянного тока прямой полярности.

Плазменная резка применяется для:

  • изготовление деталей с прямым и фигурным контуром;
  • вырезание отверстий или отверстий в металле;
  • производство полуфабрикатов для сварки, литья и обработки;
  • кромочная обработка поковок;
  • резка труб, полос, прутков и профилей;
  • обработка литья.

Виды плазменной резки

В зависимости от окружающей среды различают три типа плазменной резки:

  • просто. Этот метод требует использования только воздуха (или азота) и электрического тока;
  • с защитным газом. Используются два типа газа: плазмообразующий и защитный, предохраняющий зону резки от воздействия окружающей среды. В результате качество реза улучшилось;
  • с водой. В этом случае вода выполняет ту же функцию, что и защитный газ. Он также охлаждает компоненты горелки и поглощает вредные выбросы.

Плазменная резка, основанная на этих принципах, обеспечивает не только высокую производительность производства, но и полную огнестойкость: используемые в технологии материалы негорючие.

Видео

Посмотрите видеоролики, которые четко объясняют, как работает плазменная резка:

Принцип работы воздушно-плазменной резки металла

Воздушно-плазменная резка: каков принцип выполнения. Плазма резки — это нагретый газ с высокой электропроводностью. Его еще называют ионизированным. Плазма создается специальным дуговым элементом. Этот метод принято называть плазменной резкой.

Обычная дуга сжимается плазменной горелкой. В него вдувается ионизированный газ, с помощью которого он может генерировать горячий воздух. Он может обрабатываться при высокой температуре. В процессе литья металл режется.

Обработка металла происходит благодаря плазменной дуге и струе. В первом варианте на металлическое изделие оказывается прямое воздействие, во втором — косвенное. Самым распространенным и эффективным является метод резки прямого действия. Для материала, не обладающего электропроводностью (как правило, это неметаллические изделия), применяется метод непрямого воздействия. При любом из вариантов нарезанный материал не теряет агрегатного состояния, а его структура слабо подвержена деформации.

Принцип работы плазменного резака

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

Принцип работы устройства: для охлаждения используется вода или газ, для получения плазмы используется плазмообразующий газ. Поступающий в камеру газовый поток нагревается до высоких температур, а затем ионизируется, приобретая свойства плазмы. Плазмообразующий газ и охлаждающий газ подаются в разные каналы плазмотрона. При подаче питания между катодом и соплом образуется так называемый вспомогательный разряд; визуально это можно увидеть как небольшой фонарик.

Основная (рабочая дуга) образуется, когда незначительный разряд касается обрабатываемой поверхности, которая в данном случае действует как анод (плюс). Разряд можно стабилизировать магнитным полем, водой или газом; часто стабилизирующий газ также образует плазму. После этого вы можете разрезать материал, наносить покрытия, сваривать, покрывать поверхность или даже заминировать, разрушая камни.

Условно конструкцию плазмотрона можно представить в виде нескольких основных элементов:

  1. изоляционный;
  2. электрод;
  3. насадка;
  4. механизм подачи плазмообразующего газа;
  5. арочная комната.

Конструкция и принцип работы плазмотрона с совмещенным соплом и каналом

Особенностью плазмотрона, использующего воздушно-плазменную резку, является совмещение канала и сопла. Воздух выходит через канал сопла. Принцип работы аналогичен, при подаче питания между катодом и соплом образуется вспомогательный разряд. Спиральный воздух стабилизирует и сжимает работающую дренажную колонку. Это также предотвращает контакт электрической дуги со стенками соплового канала.

Типы плазмотронов

Плазменные горелки можно условно разделить на три глобальных типа

  1. электрическая дуга;
  2. высокая частота;
  3. комбинированный.

Устройства на основе дуги снабжены катодом, который подключен к источнику постоянного тока. Для охлаждения используется вода, которая находится в охлаждающих каналах.

Можно выделить следующие типы электродуговых приборов

  • с прямым бантом;
  • непрямая дуга (плазмотроны непрямого действия);
  • с помощью электролитического электрода;
  • вращающиеся электроды;
  • вращающаяся дуга.

Автомат: принцип работы

Автомат плазменной резки имеет:

  1. дистанционное управление,
  2. плазмотрон
  3. столешница для предметов.


Режущий станок (Китай). Источник фото: ru.made-in-china.com

Панель управления корректирует заданные программы, если резка отклоняется от заданных параметров. Для своевременной корректировки в процессе эксплуатации и выбора оптимальных режимов резания.

Электрический ток пропускается через лист, установленный на рабочем столе. Первичная электрическая дуга проходит между поверхностью листа и плазмотроном. В котором сжатый воздух нагревается до состояния плазмы. Первичная дуга скрыта в горячей ионизированной струе, которая прорезает металл.

Срез начинается от центра или края. Чем чаще горит дуга и зажигается новая искра, тем короче срок службы сопла и катода. Грамотный оператор автоматической резки подбирает режимы резки по таблице и в соответствии с конкретными условиями (толщина металла, диаметр сопла). В результате может быть достигнута значительная экономия средств. По окончании операции машина автономно уведомит оператора, выключит и снимет плазменный резак с материала.

Классификация видов плазменной резки

Виды плазменной резки будут зависеть от среды, в которой выполняется обработка металла:

Простой

Основное отличие метода — ограничение электрической дуги. Для резки используются электричество и воздух. Иногда вместо воздуха используют газ в виде азота. Если лист тонкий — всего несколько миллиметров, процесс можно сравнить с лазерной резкой.

При таком способе толщина металлов не должна превышать 10 мм. Этот метод отлично подходит для сплавов низколегированной стали и других мягких металлов. Режущим элементом является кислород, из которого образуется сжатая струя, которая со временем превращается в плазму.

В пропилах получаются очень ровные края, не требующие дальнейшей доработки.

С применением защитного газа

В этом методе вместо воздуха используются защитные газы, которые после преобразования в плазмотрон преобразуются в плазменный поток. В этом случае качество секций значительно повышается за счет отличной защиты технологического процесса от воздействий окружающей среды.

В газе для плазменной резки нет ничего необычного: это может быть водород или аргон, «классический газ».

С водой вместо воздуха

Отличный метод с множеством преимуществ, одно из которых — отсутствие необходимости в дорогостоящей и громоздкой системе охлаждения.

Существуют и другие критерии классификации плазменной резки. Например, есть виды отрезки и резки поверхности. Чаще всего используется первый.

Еще один параметр — метод нарезки. Один из видов — это дуговая резка, при которой разрезаемый металл действует как элемент электрической цепи. Другой тип — это струйная резка, при которой электрическая дуга соединяет электроды, а не кусок металла.

Плазменные резаки доступны на рынке в большом количестве вариантов, поэтому их можно классифицировать по марке, производителю и многим другим техническим и коммерческим параметрам.

Есть, например, ручная плазменная резка — самый демократичный способ как по цене, так и по простоте исполнения. Есть автоматические технологии для машин, устройства которых намного дороже и сложнее.

машина газовой плазменной резки
заготовки для плазменной резки
плазменная резка труб
художественная плазменная резка
Ручная плазменная резка
Критерии качества плазменной резки металла
Плюсы и минусы плазменной резки металла
Оттенки плазменной резки разных металлов

Свойства технологии

Бытовая техника и бытовая техника разделяют общие принципы плазменной резки:

  • создание электрической дуги;
  • образование ионизированного газа;
  • создание высокоскоростного плазменного потока;
  • влияние этой активной среды на обрабатываемый материал.

Плазменная резка характеризуется:

  • Температура доставки. Значения находятся в диапазоне 5000–30 000 ° C. В зависимости от типа обрабатываемого материала: более низкие значения используются для цветных металлов, более высокие — для тугоплавких сталей.
  • Сфера. Значения в пределах 500-1500 м / с. Его можно настроить под конкретный вид обработки:
  • толщина детали;
  • вид материала;
  • вид стрижки (прямой или изогнутый);
  • продолжительность работы плазмотрона.
  • Газ, используемый для плазменной резки. При обработке черных металлов (сталей) используется активная группа — кислород (O2) и воздух. Для металлов и цветных сплавов — неактивны: азот (N2), аргон (Ar), водород (H2), водяной пар. Объясняется это тем, что цветные металлы окисляются кислородом (начинают гореть), поэтому используется среда защитного газа. Кроме того, комбинируя состав газовой смеси, можно улучшить качество обработки.
  • Ширина реза. Здесь прямая последовательность: с увеличением показателей ширина реза увеличивается. На его ценность влияют:
  • толщина металла и его внешний вид;
  • диаметр сопла;
  • сила тока;
  • расход газа;
  • скорость резки.
  • Представление. Определяется скоростью обработки. Например, для бытовой техники и по ГОСТу значение не превышает 6,5-7 м / мин (~ 0,11 м / с). Это зависит от толщины, типа металла, скорости газовой струи. Конечно, с увеличением размера скорость обработки снижается.

Качество обработки

Качество резки — важный фактор в металлообработке, особенно когда речь идет о плазменной резке труб. Определяется режимом работы, мастерством исполнителя. Плазменная резка регулируется ГОСТ 14792-80. Международный стандарт качества — ISO 9013-2002.

В документах определены основные критерии:

  1. Допуск ортогональности или угловатости. Показывает отклонения от перпендикуляра и плоскости реза относительно поверхности детали.
  2. Развяжите верхний край. Трещины в точках обработки не допускаются. Верхний край может быть острым, оплавленным, оплавленным нависанием.
  3. Шероховатость. Согласно ГОСТу он делится на три класса: 1, 2 и 3.

Обработка в ручном режиме

Плазменная резкаПеред началом работы инвертор или трансформатор подключают к сети переменного тока. Заготовка подключена к источнику питания. Следующий этап — схождение насадки и заготовки. Между ними должно быть 40 мм. Впоследствии можно зажечь вспомогательную дугу. При попадании дуги в сопло вдувается поток воздуха, который ионизируется и образует плазменную струю.

При работе с плазменным резаком необходимо соблюдать правила техники безопасности. Необходимо использовать специальный костюм и козырек. Температура плазменной резки достигает тысяч градусов, что может быть опасно для человека. Поэтому мы должны стремиться автоматизировать процесс.

2.3.2 Электрод и сопло плазменного резака

Повышение эффективности плазменной резки во многом зависит от конструкции плазменного резака. Чем выше степень сжатия плазменной дуги, тем выше скорость резки и выше качество кромки.

Наиболее важными частями плазменного резака являются плазменное сопло и электрод. И плазменное сопло, и электрод изнашиваются. Неправильный выбор или неправильное использование сопла или электрода может значительно сократить срок его службы и повредить горелку.

Срок службы электрода во многом определяется силой тока резки, количеством ходов и типом используемого плазменного газа. Кроме того, ключевую роль также играет контроль газа и мощности в начале и конце резки, а также отвод тепла от электрода. Обычно используются электроды в форме вольфрамовых стержней, а также циркониевые или гафниевые электроды в форме пальцев, которые могут быть острыми или плоскими. Поскольку они подвержены эрозии, вольфрамовые электроды могут использоваться только с инертными плазменными газами и их смесями, а также с газами с низкой реактивностью и восстанавливающими плазменными газами. При использовании чистого кислорода или плазменного газа, в состав которого входит кислород, электроды прослужат намного дольше, если они сделаны из циркония или гафния. Эти материалы естественным образом образуют защитный слой, плавящийся при более высокой температуре (Таблица 1), и, кроме того, они заключены в основную оболочку с очень высокой теплопроводностью, которая интенсивно охлаждается. Когда плазменная резка использует кислород, срок службы электрода может быть продлен за счет подачи двух газов: процесса зажигания, в котором используется газ с низким уровнем окисления, и процесса резки, в котором используется кислород.

Ключевые факторы, влияющие на срок службы сопла:

  • выходной диаметр сопла
  • масса и теплопроводность материала сопла
  • выход (продукт сокращения тока путем снижения напряжения)
  • время плазменной дуги
  • количество воспламенений
  • последовательность сжигания
  • и интенсивность охлаждения.

Водяное охлаждение более интенсивное. Для воздушного охлаждения требуется больше газа.

Таблица 1: Типичные значения расходных материалов, используемых с плазменными резаками

Материал CONV.
обозначение
Температура
плавление ° C
Использовал
газ
Теплопроводность
при 20 ° C Вт / м K
Вольфрам W 3400 Ar 174
Оксид вольфрама WO3 1473 Ar / H2
Цирконий Zr 1852 г O2 22
Оксид циркония ZrO2 2700 Воздух 2,5
Нитрид циркония ZrN 2982
Гафний ВЧ 2227
Оксид гафния HfO2 1700 O2
Нитрид гафния HfN 3305 Воздух 29
Медь Cu 1083
Оксид меди Cu2O 1235 Все 400
Серебряный Ag 961 Все 429

(Источник: информационный бюллетень DVS 2107)

2.3.3 Изделие

При плазменной резке с использованием прямой плазменной дуги разрезаемый материал должен быть электропроводным, поскольку продукт является частью электрической цепи. Заземление подключенного продукта должно быть спроектировано таким образом, чтобы обеспечить непрерывный ток.

2.3.4 Подаваемый газ

Установки плазменной резки работают с инертными газами, восстановительными газами или газами с низкой реактивностью, а также с химически активными газами и их смесями. Подробное описание систем газоснабжения и информация по выбору газа, а также рекомендации по качеству используемого газа приведены в главе 4.

2.3.5 Системы циркуляции охладителя

Поскольку плазменная резка требует больших затрат тепла, необходимо эффективное охлаждение. Различают интегрированные и внешние схемы с водяным и газовым охлаждением. Резаки, которые работают при токе около 100 ампер или более, обычно имеют водяное охлаждение.

2.3.6 Система воспроизведения

Требования к точности и производительности систем воспроизведения указаны в стандарте ISO 8206.

Преимущества и минусы реза плазмой

Как и другие методы резки или резки слоистого металла, плазменная резка имеет как индивидуальные преимущества, так и недостатки.

О преимуществах

  • Оборудование для плазменной резки дешевле, чем лазерное;
  • плазмотрон легко адаптируется к недоступным для лазерной резки толстостенным металлическим изделиям;
  • плазменная резка может использоваться для резки любого проката, а также токопроводящих металлов: стали, чугуна, меди, латуни, титана;
  • толщина среза плазменного оборудования зависит от типа устройства и наконечников. Устройства с минимальной толщиной реза значительно снижают процент потерь металла при увеличении потока концентрированной плазмы;
  • срез не требует дополнительной обработки;
  • возможно выполнение фигурных сложных разрезов;
  • это могут быть неметаллические материалы плазменной резки;
  • безопасность оборудования плазменной резки. Этот параметр гарантируется отсутствием баллонов со сжатым газом. Они являются причиной взрывов или пожаров;
  • во время автоматической резки, особенно на станках с ЧПУ, вмешательство пользователя минимально, что позволяет эффективно использовать работу обслуживающего персонала.

При таком большом количестве преимуществ не так много недостатков.

  1. Металл толщиной двадцать сантиметров не подходит для плазменной резки.
  2. необходимо следить за углом прогиба, который не должен превышать отметку 500.
  3. Одна машина, один резак. Невозможно резать двумя горелками одновременно.

чпу

Оборудование для плазменной резки металла

Машины плазменной резки бывают двух типов. Инверторные преобразователи эффективны, если вам нужна высокая производительность и толщина металла не превышает 30 мм. Трансформаторные имеют меньший КПД, но могут использоваться для резки более толстых деталей.

По степени мобильности технику условно можно разделить на три типа:

  • Руководство по эксплуатации. Такая установка универсальна и компактна, но при этом потребляет много электроэнергии. Это ящик со шлангом и фонариком.ручная плазменная резка
    ручная плазменная резка
  • Портал. Они похожи на станки с просторной рабочей поверхностью, на которой располагается распиливаемый материал. Для их размещения требуется много свободного места и для их работы мощный источник электроэнергии.портальная машина плазменной резки
    портальная машина плазменной резки
  • Портативный. Вырезанный металл помещается в отсек, имеющий вид каркаса с направляющими.портативная плазменная резка
    портативная плазменная резка

Оборудование своими руками

гораздо безопаснее покупать устройство, тем более что сейчас оно продается по доступной цене. Но предлагаем мастерам посмотреть видео о самостоятельном изготовлении:

Плазморезка ЧПУ: принцип работы в домашних условиях

еще сложнее создать аппарат с компьютерным управлением. Обработка происходит намного быстрее, качество детали выше. Мастер этого видео занимался самопроизводством:

Какие газы используются, их особенности

Плазменная резка металла — это процесс плавления и удаления расплава за счет тепла, полученного от плазменной дуги. Скорость и качество резки определяются плазмообразующей средой. Кроме того, плазмообразующая среда влияет на глубину газонасыщенного слоя и характер физико-химических процессов на кромках реза. При обработке алюминия, меди и сплавов на их основе для плазменного образования используются следующие газы:

  • Сжатый воздух;
  • Кислород;
  • Азотно-кислородная смесь;
  • Азот;
  • Смесь аргон-водород.

Важно! Для некоторых типов металлов использование определенных смесей для плазмообразования недопустимо (например, смеси, содержащие азот или водород, нельзя использовать для резки титана).

Все газы, используемые при проведении плазменной обработки, условно делятся на защитные и плазменные.

Для бытовых целей (толщина до 50 мм, ток дуги менее 200 А) используется сжатый воздух, который может быть использован в качестве защитного и плазмообразующего газа, а в более сложных промышленных условиях — другие газовые смеси, содержащие кислород, азот, аргон, гелий или водород.

Характерные особенности процесса резки

Ручная плазменная резка, при которой используется ручной плазменный аппарат, можно отнести к термической обработке, при которой материал плавится.

В данном конкретном случае основным режущим инструментом является поток низкотемпературной плазмы высокого давления, который формируется за счет определенных процессов.

Используемое для работы плазменное оборудование обязательно имеет специальный электрод, который с помощью сопла и рабочего металла создает электрическую дугу, внешняя температура которой в некоторых случаях достигает нескольких тысяч градусов Цельсия.

В определенный момент в сопло высокого давления начинает поступать специальный газ, что способствует тому, что рабочая температура увеличивается во много раз, а это, в свою очередь, приводит к ионизации газа и, как следствие, к превращение его в плазму, которую называют низкотемпературной.

Также следует отметить, что ионизация имеет тенденцию к увеличению при нагреве дугой, что делает температуру газового потока еще выше. Сам рабочий процесс ярко светится и становится токопроводящим.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Выбирайте торцовочную пилу по металлу

Принцип работы

Устройство, используемое для обработки металла с помощью плазмы, способно локально нагреть кусок металла и расплавить его прямо в нужной точке резания.

Для получения плазмы необходимо смешивать определенные виды газа в определенных пропорциях.

Он основан на атмосферном воздухе, который смешан с кислородом, азотом, водородом и аргоном. Плазма также содержит водяной пар.

Чтобы сопло не плавилось при работе под воздействием высоких температур, предусмотрено его специальное охлаждение за счет протекания жидкости или газа.

Конечно, использование станка плазменной резки в быту довольно проблематично, так как для его работы требуются определенные условия, но это оборудование установлено на многих промышленных предприятиях.

Стоит отметить, что цена такого устройства довольно высока, и для многих домашних умельцев она просто не поднимается.

В настоящее время такое оборудование активно используется в различных сферах и позволяет добиться не только плавного, но и точного среза.

Подробнее о возможностях станков ручной плазменной резки вы можете узнать из видео ниже.

Как разжигать плазменную дугу?

Перед началом резки резак необходимо продуть газом. Для этого нажмите и отпустите кнопку питания на резаке, плазменный резак перейдет в режим продувки. Подождите не менее 30 секунд, прежде чем зажигать дугу, чтобы конденсат и мусор вышли из резака. После этого можно нажать кнопку включения — появится дежурная или, как ее еще называют, пилотная дуга. Обычно пилотная дуга горит не более 2 секунд. Поэтому в этот период должна загореться рабочая дуга. Для разных моделей плазменных резаков это происходит по-разному, в зависимости от типа зажигания. Различать:

  • Контакт — для получения рабочей дуги требуется короткое замыкание, которое происходит следующим образом: после зажигания пилотной дуги при нажатии кнопки подача воздуха перекрывается — контакт замыкается. Когда воздушный клапан открывается автоматически, контакт размыкается и поток воздуха выбрасывает искру из сопла. Плазменная дуга образуется между отрицательным электродом и положительным металлом. Помните, что контактное зажигание не означает, что сопло необходимо упирать в металл.
  • Бесконтактный — этот вид зажигания используется в устройствах, сила тока которых превышает 50А (его еще называют осцилляторным или высокочастотным зажиганием). Пилотная дуга имеет высокую частоту тока и высокое напряжение, возникает между электродом и соплом. По мере приближения сопла к поверхности заготовки образуется рабочая дуга.

После включения рабочей дуги вспомогательная дуга гаснет. Если у вас не получилось получить рабочую дугу с первого раза, нужно отпустить кнопку на фонарике и нажать ее еще раз — это будет новый цикл. Дуга может не загореться из-за недостаточного давления воздуха в пневмосистеме, неправильной сборки плазмотрона или сбоев в работе электрических элементов. Выключите машину, проверьте правильность подключения и давление на входе. Попробуй еще раз выстрелить.

Также стоит помнить, что рабочая дуга может погаснуть в процессе резки. Это может произойти из-за износа электродов, но чаще всего проблемы возникают, когда расстояние между горелкой и заготовкой не выдерживается. Конечно, это влияет на скорость работы и качество реза.

Достоинства и недостатки плазменной резки

Металлообработка с помощью устройств или станков для плазменной резки дает ряд преимуществ в работе.

  1. По сравнению с кислородной горелкой, плазменный резак имеет более высокую мощность и, как следствие, производительность, и по этому параметру уступает только лазерным установкам в промышленных масштабах.
  2. Плазменная резка экономически выгодна при толщине металла до 60 мм. Oxyfuel рекомендуется для резки материалов толщиной более 60 мм.
  3. Современные плазменные резаки отличаются высокой точностью и качественной обработкой металла. Срез «чистый» с минимальной шириной, благодаря чему дальнейшая шлифовка практически не требуется.
  4. Кроме того, плазменная дуговая обработка отличается универсальностью, безопасностью и низким уровнем загрязнения окружающей среды.

Из недостатков можно отметить скромную толщину реза (до 100 мм), а также невозможность одновременной работы двух плазменных резаков и соблюдение жестких требований по отклонениям от перпендикулярности реза.

Как выбрать плазмотрон?

Чтобы резать металл плазменным резаком своими руками, важно приобрести оборудование.

Перед совершением покупки рекомендуется учесть свойства и параметры устройства. Они будут иметь большое влияние на функции плазмотрона. Цена тоже будет другой.

Плазменная резка может выполняться двумя видами плазменной резки:

  1. Инвентарь — имеет компактные размеры, требует небольшого количества энергии для работы, устройство легкое с привлекательным дизайном. При этом имеет непродолжительное зажигание, падение напряжения негативно скажется на устройстве;
  2. Трансформатор: большая продолжительность розжига, при пропадании напряжения плазменный резак не выйдет из строя. Размеры и вес агрегата довольно большие, даже такой плазменный резак потребляет много энергии.

Мощность

В зависимости от характеристик разрезаемого продукта подбирается мощность. Размер сопла и тип газа также будут отличаться.

Так, при мощности 60-90 А плазменный резак сможет справиться с металлами толщиной 30 мм.

Если вам нужно резать большой толщины, рекомендуется приобрести плазменный резак мощностью 90-170А.

При выборе агрегата учитывайте силу тока, напряжение, которое он может выдержать.

Время, скорость разрезания материала

Этот показатель измеряется в сантиметрах, которые прибор может сократить за 1 минуту. Некоторые плазменные резаки могут резать металл за 1 минуту, а другие за 5.

В этом случае толщина материала будет такой же.

Таблица скорости резки

Если важно сократить время резки, стоит учитывать скорость резки.
Устройства различаются по времени работы — продолжительности резки металла без перегрева.

Если указано, что продолжительность работы 70 процентов, значит, плазменный резак проработает 7 минут, после чего должен остыть в течение 3 минут.

Если вам нужно сделать длинные распилы, рекомендуется выбирать агрегаты с большой автономностью.

Горелка плазморезки

Стоит оценить материал, который нужно будет разрезать. Резак для плазменной резки должен иметь мощность, чтобы резать его эффективно.

При этом следует учитывать, что условия работы могут быть тяжелыми, резка может быть интенсивной.

Считается, что агрегаты с медным соплом очень прочные, практически нерушимые, очень быстро охлаждаются воздухом.

К ручкам таких устройств плазменной резки могут быть прикреплены дополнительные элементы, чтобы поддерживать наконечник сопла на некотором расстоянии. Это значительно упрощает работу.

Если плазменный резак будет резать тонкий металл, то можно выбрать агрегат, горелка которого питается воздухом.

Если планируется плазменная резка толстого металла, следует отдать предпочтение плазмотрону, который будет снабжать резак азотом.

Влияние легирующих элементов на разрезаемость стали при плазменной резке

Легированные стали незначительно изменяют свою структуру при резке, принцип действия плазменной дуги, однако, сводит эти превращения к минимуму. Под воздействием дуги металл испытывает значительный термический эффект только в точке рассечения, остальная часть заготовки не успевает нагреться. Поэтому изменения могут происходить только на обрезных кромках.

Стали с содержанием никеля 6-10% и хрома 12-14 имеют стабильную структуру. Другие легирующие элементы могут образовывать феррит, а углерод при 500-800 ° C может образовывать карбиды.

Из-за интенсивного термического воздействия арки кромки среза оплавляются. Нагрев происходит неравномерно и может вызывать различные местные напряжения. При несоблюдении технологии на материале появляются трещины.

При резке нержавеющей стали тепловой эффект более значительный. Возможно образование карбидов хрома, что снижает устойчивость металла к коррозии.

Плазменная резка также включает химические реакции с использованием газа (воздуха или кислорода).

Оцените статью
Блог про металлы и сплавы