Плазменная резка: по металлу, воздушная, машинная, ручная, ЧПУ, принцип работы, инверторная, ремонт станка

Что представляет собой процесс?

Для ионизации газового потока используются два фактора:

• электрическая дуга;
• сужение сопла на выходе, что значительно увеличивает давление в струе.

Под таким воздействием атомы газа теряют электроны со своих орбит и становятся положительно заряженными ионами. Сами электроны служат отрицательно заряженными ионами. Вещество превращается в плазму, нагретую до очень высоких температур.

Струя плазмы направляется на заготовку, испаряет металл в зоне контакта и удаляет его из зоны резания.

Преимущества и недостатки резки плазмой

К очевидным преимуществам плазменно-дуговой резки можно отнести следующее:

• Станки плазменной резки дешевле, чем станки лазерной резки.
• Плазменный резак может работать с металлом такой толщины, которого не может достичь лазер.
• Для плазменной резки подходят практически все металлы, проводящие электричество (медь, сталь, латунь, чугун, титан и др).
• Толщина плазменного реза зависит от типа станка и его наконечников. Устройства с минимальной толщиной реза снижают процент потери металла и повышают концентрацию потока плазмы.
• Дальнейшая обработка пореза не требуется.
• Безопасность плазмы. В его конструкцию не входят баллоны со сжатым газом, которые могут вызвать возгорание или взрыв.
• Вмешательство обслуживающего персонала во время автоматической резки сведено к минимуму.

Недостатков у плазмореза не так много:

• Если вам нужно резать металл толщиной более 200 мм, вам придется прибегнуть к другим видам резки.
• Нужно быть осторожным с углом отклонения. Она не должна быть больше 50 градусов.
• Два резака не могут быть подключены к одному станку.

Мы уже раскрывали преимущества и недостатки плазменной резки металла по сравнению с лазерной в одной из статей.

Сравнение с лазерной

Плазменная и лазерная резка металла – два самых современных метода резки.

Лазерная резка металла основана на действии высокоэнергетического луча света, сконцентрированного в очень узкий пучок. Лазерный луч испаряет молекулы, оставляя очень тонкий и гладкий разрез.

Толщина заготовки для современных лазерных резаков ограничена 20 мм. При этом они показывают высокую производительность.

Благодаря высокой концентрации энергии лазерная резка очень мало нагревает заготовку, сводя к минимуму термические деформации, особенно для тонколистовых деталей.

Как работает аппарат водно-плазменной резки в отличие от воздушной

Устройство отличается тем, что среда, в которой формируется плазма, является жидкостью. Есть охладитель, а пар — плазмогенератор. Это выгодно, так как одно вещество заменяет два газовых потока. К достоинствам можно отнести невысокую цену и компактность, но есть и существенный недостаток – обрабатывать можно только тонкие листы, не более 80 мм. Конструкция намного легче, так как не требуется компрессор или газовый баллон. А паровой бак нужен покомпактнее, потому что у него вязкая структура.

Плазмообразующие газы

Газы плазменной резки делятся на две группы. В состав пружин входят инертные и неактивные, такие как аргон, азот, водород, реже аммиак и гелий. Ко второму — активные газы: кислород, углекислый газ, водяной пар, подготовленный воздух.

Применимость газов и их смесей для резки.

Подготовка воздушных масс заключается в тщательной фильтрации от механических примесей и удалении на сепараторах частиц масла и воды.

Виды и классификация плазмотронов

Для работы с плазменным резаком и решения конкретных задач нужен предназначенный для этого плазменный резак. Плазмотроны различаются по конструкции, техническим характеристикам и технологическим возможностям.

Тип охлаждения

Плазморез может иметь воздушное или жидкостное охлаждение. В плазмотронах с воздушным охлаждением электрод и сопло охлаждают защитный газ, который подается по различным каналам: отверстиям в корпусе элементов или пространству, образующемуся при соединении отдельных деталей. Такие фрезы используются в бытовых и профессиональных целях.

В плазмотронах с жидкостным охлаждением сопло и режущий электрод охлаждаются водой, подаваемой на поверхности по системе замкнутых каналов. Теплоемкость воды выше, чем у воздуха. Жидкостное охлаждение более эффективно и используется в горелках, предназначенных для резки на больших токах.

Тип поджига дуги

Плазменно-дуговое зажигание может быть пневмоконтактным и высокочастотным.

В первом случае при нажатии кнопки плазмотрона электрод, сопло и заготовка закрываются, подается сжатый воздух и зажигается дежурная дуга. Сжатый воздух поднимает подвижный подпружиненный стержень и переводит сопло в рабочий режим, при котором между электродом и заготовкой горит основная дуга.

Во втором случае зажигание происходит без дежурной дуги, с помощью высокочастотного генератора в плазменном резаке. При нажатии кнопки плазменной резки осциллятор посылает импульс на электрод. Заготовку трогать не нужно; для зажигания рабочей дуги достаточно поднести горелку вплотную к поверхности.

Тип используемого газа

В качестве плазмообразующей и защитной среды используется не только сжатый воздух, но и другие газы и газовые смеси. Выбор зависит от особенностей технологического процесса, требований к качеству реза и обрабатываемому материалу.

Существуют плазмотроны, предназначенные для работы с одним газом, и двухгазовые модели, позволяющие использовать один газ в качестве плазмы, а другой — для защиты зоны резки.

Применимые газы и комбинации:

• Сжатый воздух. Универсальное решение и лучший выбор с точки зрения качества, экономичности и скорости резки углеродистой стали и сплавов, нержавеющей стали и алюминия.
• Азот. Продлевает срок службы электрода и других частей горелки и обеспечивает чистый рез нержавеющей стали и цветных металлов, но скорость резки ниже, чем при воздушно-плазменной резке.
• Аргоно-водородная плазма и азот. Эта комбинация используется для резки толстой нержавеющей стали и алюминия, а также для соединения стали, если для хорошей свариваемости требуется чистая кромка.
• Кислород. Подходит для высокоточной резки конструкционной стали, когда требуется идеальная кромка без заусенцев, а также меньший угол и более высокая скорость резки.
• Водородно-азотная плазма и сжатый воздух. Комбинация используется исключительно для резки алюминиевых заготовок для увеличения скорости и увеличения толщины металла.

Тип резки

Как и плазменные резаки, резаки различаются по токовой нагрузке и нагрузочной способности. Они делятся на две группы:

• Для ручной резки. Они используют сжатый воздух, предназначены для резки при токах до 60-80 А и резки металла толщиной до 20-25 мм.
• Для механизированной и автоматической резки. Могут использовать не только сжатый воздух, но и другие газы и смеси, имеют водяное охлаждение, рассчитаны на резку при токах от 100 А.

Существуют универсальные горелки, работающие на сжатом воздухе, азоте, смесях и токах до 300 А, которые можно использовать для ручной и механизированной резки.

3 основных вида электродов для сварки инвертором

Рекомендуем прочитать Основные типы центровочных сверл Конструкция и геометрия пазовых фрез Как правильно выбрать шлифовальный круг для шлифования

1. 
   Наиболее важные типы жителей центра
2. 
   Конструкция и геометрия пазовых фрез
3. 
   Как правильно выбрать шлифовальный круг для шлифовки
4. 
   3 основных типа электродов для инверторной сварки
5. 
   7 вариантов обозначения стали 20х13 в разных странах

ГОСТы

Принцип работы

Принцип работы плазменного резака основан на использовании высокой тепловой энергии ионизированного газа или плазмы. Для этого струю газа подвергают резкому сжатию при воздействии электрической дуги. Дуга зажигается между центральным вольфрамовым электродом и соплом или между электродом и заготовкой. Струя плазмы направляется в зону реза, где испаряет узкий участок металла и образует линию реза. Во избежание перегрева в насадку встроена система жидкостного охлаждения.

Резак прямого действия

Предварительная дуга загорится между заготовкой и вольфрамовым электродом. Он ионизирует газ, после чего через него проходит рабочий разряд. Используется для резки металлов с высокой электропроводностью.

Прямое (слева) и косвенное (справа) действие.

Косвенного

Таким способом можно резать металлы с низкой проводимостью и даже диэлектрические материалы. Дуга зажигается между центральным неплавким электродом и латунным соплом. На заготовку воздействует только поток плазмы. Такие плазменные фонари дороже как в покупке, так и в эксплуатации.

Трансформаторные и инверторные аппараты

Если у вас есть трансформер, вы получите следующие свойства:

• 100% рабочий цикл. Это означает постоянную работу без перерывов.
• Высокое энергопотребление.
• Высокая цена.
• увеличенная ширина реза.

Они используются в производстве. Инверторы используются в быту. Они экономичны, имеют небольшие габариты и вес, поэтому могут иметь ручку для переноски.

Преимущества

Плазморез выполняет следующие функции:

• справляется со всеми металлами и сплавами, в том числе с самыми тугоплавкими;
• высокая скорость резки;
• высокая точность, уступающая только лазеру;
• срез под углом, фигурный срез;
• возможность работы с любой толщиной заготовки;
• минимум отходов и вредных выбросов;
• высокая безопасность труда.

Метод также имеет ряд недостатков:

• цена оборудования;
• дорогое обслуживание и ремонт устройств;
• громкий шум во время работы.

Но если сравнивать преимущества и недостатки, то все больше компаний и частных мастерских выбирают прогрессивный метод резки.

Какое оборудование применяют?

Применяются две большие группы оборудования для плазменной резки:

1. Промышленные установки для резки листовых заготовок. Это высокоавтоматизированные комплексы, работающие под программным управлением. Плазморезы устанавливаются на подвижных порталах или манипуляторах.
2. Ручной плазменный резак по металлу. Агрегат размером со среднюю инверторную машину, справится с листом толщиной 1-2 см. Линия реза управляется рукой оператора. Портативный резак также оснащен системой сушки и отделения масла от воздуха.

Выбор аппарата

Чтобы правильно выбрать оборудование, нужно исходить из своих потребностей. Чтобы их оценить, нужно спрогнозировать объем и площадь работ, которые будут выполняться с помощью фрезы.

При ограниченном объеме работ подойдет инвертор для плазменной резки. Он экономичен, компактен, его легко брать с собой на работу. Однако такие устройства перегреваются и требуют периодического охлаждения.

Для серьезной работы на протяжении всей смены требуется трансформаторное устройство. Обладает серьезными массогабаритными характеристиками и может резать толстые заготовки.

По мощности

Потребляемая мощность определяет максимальный рабочий ток и, следовательно, максимальную толщину обрабатываемых заготовок. Детали до 3 см поддаются резаку с силой тока 90 ампер. Более твердые детали потребуют от 100 до 170 ампер.

В зависимости от мощности подбирается форма и размер наконечника сопла.

По времени и скорости разрезания материала

Скорость резки зависит от следующих факторов:

• материал заготовки;
• его толщина;
• рабочий ток.

Таким образом, алюминий будет резаться намного быстрее, чем сталь.

Если скорость резки является критически важным параметром, обратите внимание на время безотказной работы устройства.

Горелка

Топливо следует выбирать, исходя из оценок объема работ и средней длины реза. Этого должно быть достаточно, чтобы сделать этот разрез за один раз, между двумя этапами охлаждения.

Опытные резчики рекомендуют брать насадку из меди, она охлаждает лучше других материалов.

Рукоятка должна хорошо лежать в руке и иметь съемный упор для удержания на постоянном расстоянии от заготовки.

Для кратковременной резки тонких листовых заготовок подойдет воздушная горелка. Для работы с толстыми деталями лучше выбирать азот.

Внешние характеристики

Если точки резки находятся далеко друг от друга, как это происходит, например, при демонтаже металлоконструкций, важными параметрами становятся вес и габариты устройства.

2.3.2 Электрод и сопло плазменного резака

повышение эффективности плазменной резки во многом зависит от конструкции плазмотрона. Чем плотнее сжата плазменная дуга, тем выше скорость резки и качество режущей кромки.

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

Срок службы электрода во многом определяется током резки, количеством воспламенений и типом используемого плазмообразующего газа. Кроме того, ключевую роль играет контроль газа и тока в начале и конце реза, а также отвод тепла от электрода. Часто применяют стержнеобразные вольфрамовые электроды, а также пальцеобразные циркониевые или гафниевые электроды, которые могут быть выполнены заостренными или плоскими.

Поскольку вольфрамовые электроды подвержены эрозии, их можно использовать только с инертными плазмообразующими газами и их смесями, а также с низкореакционными газами и восстановительными плазмообразующими газами. При использовании чистого кислорода или плазменных газов, содержащих кислород, электроды прослужат гораздо дольше, если они изготовлены из циркония или гафния.

Эти материалы естественным образом образуют защитный слой, плавящийся при более высокой температуре (табл. 1), и, кроме того, они заключены в основную оболочку с очень высокой теплопроводностью, которая быстро остывает. Если при плазменной резке используется кислород, увеличение срока службы электрода может быть достигнуто за счет применения двух газов: процесс воспламенения осуществляется с использованием газа с малой окислительной способностью, а сам процесс резки с использованием кислорода.

Основные факторы, влияющие на срок службы форсунки:

• диаметр выходного отверстия сопла
• масса и теплопроводность материала сопла
• выход (произведение тока резки и напряжения резки)
• продолжительность плазменной дуги
• количество воспламенений
• последовательность прожига отверстия
• и интенсивность охлаждения.

Водяное охлаждение более интенсивное. Воздушное охлаждение требует больше газа.
Таблица 1: Типичные значения расходных материалов, используемых с плазменными резаками

Материал	Конв. обозначение	Температура температура плавления °C	Использовал газ	Теплопроводность при 20 °C Вт/м·К
Вольфрам	Вт	≈ 3400	Год	≈ 174
Оксид вольфрама	WO3	≈ 1473 г	Ar/H2
Цирконий	Г-н	≈ 1852 г	О2	≈ 22
Оксид циркония	ZrO2	≈ 2700	Воздуха	≈ 2,5
Нитрид циркония	ZrN	≈ 2982
Гафний	Хф	≈ 2227
Оксид гафния	HfO2	1700	О2
Нитрид гафния	HfN	3305	Воздуха	≈ 29
Медь	Cu	1083
Оксид меди	Cu2O	1235	Каждый	≈ 400
Серебряный	Аг	961	Каждый	≈ 429

(Источник: информационный бюллетень DVS 2107)

2.3.3 Изделие

При плазменной резке прямой плазменной дугой разрезаемый материал должен быть электропроводным, так как заготовка является частью электрической цепи. Заземление подключаемого изделия должно быть выполнено таким образом, чтобы обеспечивался непрерывный ток.

2.3.4 Подаваемый газ

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

2.3.5 Системы циркуляции охладителя

Поскольку плазменная резка связана с высокими тепловыми нагрузками, необходимо эффективное охлаждение. Различают встроенные и внешние контуры с водяным и газовым охлаждением. Огни, которые работают прибл. 100 ампер и более обычно имеют водяное охлаждение.

2.3.6 Система воспроизведения

Требования, касающиеся точности воспроизведения, а также производительности систем воспроизведения, указаны в стандарте ISO 8206.

Читайте также: Плазменные резаки: принцип работы, что они умеют и как резать металл

Выбор аппарата для плазменной резки

Покупка техники – дело, на которое не нужно тратить время и силы: слишком велик риск неудачного решения и потери денег. А денег тут много, дешевле 500 долларов плазмореза не найдешь в принципе.

Сначала рассмотрим параметры и технические характеристики устройства.

Выбор следует делать только в соответствии со своими планами и потребностями. Задача не в том, чтобы найти лучшего закройщика, а в том, который подходит именно вам по принципу «здесь и сейчас».

Две большие группы плазменных резаков — инверторные и трансформаторные. Имена говорят сами за себя.

открытая и закрытая плазменная струя.

Если вы ищете компактную горелку для резки тонких металлов, вы можете выбрать горелку инверторного типа. Они берут мало энергии, легкие и с небольшими габаритами.

Однако они работают с перебоями и легко выходят из строя при падении сетевого напряжения. Цена на такие аппараты достаточно умеренная, из всех плазморезов эти самые доступные.

Другое дело — трансформаторные резаки. Здесь и с габаритами, и с весом «все в порядке»: серьезные аппараты во всех отношениях.

Они потребляют много энергии, но могут работать почти без перерыва целый день. А толщина металла может быть больше, чем при резке инверторной моделью. Стоимость таких устройств высока — от 3000 до 20000 долларов США.

Выбор плазменного резака по мощности

Мы начинаем обсуждение с характеристик и технических характеристик деталей, которые вы планируете обрабатывать и резать. Именно на это рассчитывается мощность режущего устройства, ведь она будет различаться как по диаметру сопла, так и по роду используемого газа.

Область применения плазменной резки чрезвычайно широка, поэтому говорить нужно только о ваших конкретных потребностях.

Например, если толщина металлических заготовок около 30 мм, вам будет достаточно резака мощностью 90А. Он легко справится с вашим материалом.

Но если у вас металл толще, ищите подходящую модель в диапазоне токов от 90 до 170А.

Выбор резака по времени и скорости разрезания материала

Скорость плазменной резки металла измеряется в сантиметрах в минуту. Эта скорость также различна для разных устройств и зависит от их общей мощности и характера разрезаемого металла.

Например, при прочих равных сталь режет медленнее, а медь и ее сплавы чуть быстрее. А еще быстрее — алюминий с его алюминиевыми сплавами.

Устройство плазменной резки.

Если вам важна скорость, не забывайте о таком показателе, как продолжительность работы без перегрева, то есть без перерыва. Если в технической спецификации на прибор указано, что продолжительность работы составляет 70%, это означает, что после семи минут резки прибор необходимо выключить на три минуты для остывания.

Среди резаков-трансформеров есть рекордсмены со временем работы 100%. Другими словами, они могут работать весь день, не закрываясь. Конечно, они стоят немало. Но если вам предстоит долгая резка, вам следует подумать о покупке «мастерских» трансформаторных плазменных резаков.

Свойства технологии

Профессиональные устройства и устройства бытового класса имеют схожие конструкции и принципы работы:

• зажигание первой электрической дуги;
• ионизация газовой струи;
• использование высокоскоростного потока плазмы для резки металла.

Технология характеризуется:

1. Температура струи. Для цветных металлов и их сплавов устанавливается 5 тыс.°С, для сплавов жаропрочных сталей максимальное значение составляет 30 тыс.°С.
2. Скорость струйного потока. Она изменяется в диапазоне 450-1600 метров в секунду. Он определяется материалом и толщиной детали, кривизной линии реза.
3. Ширина реза. Определяется типом насадки.
4. Скорость резки. Достигает 6-7 метров в минуту.

По мере увеличения толщины заготовки ширина реза увеличивается, а скорость уменьшается.

Качество поверхности

Определяется квалификацией закройщика и нормативными документами. Качество важно для последующей сварки. Устанавливаются следующие параметры:

• отклонение линии реза от перпендикуляра к поверхности;
• кромочное плавление;
• класс шероховатости.

Качество поверхности после плазменной резки уступает только лазерной.

Виды

Существуют следующие подвиды метода:

1. Обычный. В качестве плазмообразующего газа используется подготовленный воздух. Используется для общей конструкционной мягкой стали.
2. Вода. Создаваемая водяная завеса способствует охлаждению сопла и защищает срез от контакта с кислородом воздуха. Используется для высоколегированных сплавов.
3. В среде защитного газа. Плазмообразующий инертный (или неактивный) газ создает защитную атмосферу, препятствующую доступу воздуха к линии реза. Применяется для цветных и легких металлов, а также их сплавов.

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

Лазерноплазменная

Этот метод заключается в комбинированном использовании плазменного луча и лазерного луча в фонарике. Лазерный станок используется для резки заготовок толщиной не более 6 мм. Если вы собираетесь резать более серьезные детали, используется плазморез. Такие машины выгодны для малого бизнеса с широким ассортиментом продукции и средним объемом заказа. Они оснащены системой ЧПУ, которая позволяет использовать компьютерные программы для построения оптимальных разрезов. Простая сетка для размещения листов позволяет сэкономить время на подготовительных и завершающих операциях.

Области применения

Технология активно используется в следующих областях:

• резка металла;
• отрезной профильный прокат;
• демонтаж металлоконструкций;
• художественная резка по металлу, создание декоративных изделий.

Вырубные заготовки используются во всех мастерских производствах, производстве сложных строительных конструкций и транспортных средств.

С увеличением производства ручных плазморезов цена становится доступной для домашних мастеров, выполняющих множество операций по резке или демонтажу.

Как выбрать плазмотрон?

Для резки металла плазменным резаком своими руками важно приобрести оборудование.

Перед совершением покупки рекомендуется обратить внимание на характеристики и параметры устройства. Они будут иметь большое влияние на функции плазменной горелки. Цена также будет варьироваться.

Плазменная резка может выполняться двумя типами плазменных резаков:

1. Светильник — имеет компактные размеры, для работы требует мало энергии, прибор легкий, с привлекательным дизайном. При этом имеет короткое включение, падение напряжения негативно скажется на устройстве;
2. Трансформатор — высокий по времени, если напряжение скачет, плазморез не выходит из строя. Габариты и вес устройства довольно большие, такой плазморез также потребляет много энергии.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Режимы и функции точения металла

При выборе плазмотрона для резки своими руками рекомендуется обращать внимание на параметры.

Такой плазморез сможет максимально удовлетворить потребности мастера и выполнить работу.

Мощность

В зависимости от характеристик разрезаемого продукта подбирается мощность. Размер сопла, тип газа также будут варьироваться.

Так, при мощности 60-90А плазморез сможет справиться с металлом толщиной 30 мм.

Если вам необходимо резать большую толщину, рекомендуется купить плазморез мощностью 90-170А.

При выборе устройства следует учитывать силу тока, напряжение, которое оно может выдержать.

Время, скорость разрезания материала

Этот показатель измеряется в сантиметрах, которые аппарат может срезать за 1 минуту. Некоторые плазморезки смогут разрезать металл за 1 минуту, а другие за 5.

При этом толщина материала будет одинаковой.

Если важно сократить время на резку, стоит учитывать скорость резания.
Устройства различаются по времени работы – продолжительности резки металла без перегрева.

Если продолжительность указана как 70 процентов, это означает, что плазморез будет работать 7 минут, после чего остынет в течение 3 минут.

Если вы собираетесь делать длинные пропилы, рекомендуется выбирать устройства с длительным временем работы.

Горелка плазморезки

Стоит учитывать материал, который необходимо распилить. Плазменный резак должен иметь мощность, позволяющую качественно его резать.

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

Считается, что устройства с медным соплом очень прочные, почти не ломаются, очень быстро охлаждаются воздухом.

На ручки таких плазморезов можно прикрепить дополнительные элементы, поддерживающие наконечник сопла на определенном расстоянии. Это значительно облегчает работу.

Если плазменный резак будет резать тонкий металл, вы можете выбрать устройство, горелка которого получает воздух.

Если планируется плазменная резка толстого металла, следует отдать предпочтение плазмотрону, горелка которого будет снабжена азотом.

Точность и скорость резания

Точность и скорость резки напрямую не связаны друг с другом. Если горелка зажжется слишком быстро, могут произойти частичные разрезы. Если, наоборот, на некоторых участках его задержать, то они перегреются и могут возникнуть ожоги или термическая деформация.

Опытный и квалифицированный резчик подбирает рабочую скорость, исходя из материала заготовки и ее толщины. Он управляет горелкой с постоянной скоростью, равномерно и на постоянном расстоянии от заготовки.

Нормальной считается конусность среза от 3 до 10°. Также возможно оплавление краев в начале строки.

Обработка цветных сплавов

При резке цветных металлов и их сплавов необходимо соблюдать следующие рекомендации:

1. Алюминий. Для черновой скоростной резки заготовок толщиной не более 7 см в качестве газа используется подготовленный воздух. Если вам нужно улучшенное качество поверхности реза или толщина достигает 10 см, используйте азот. Для деталей толщиной более 10 см используется аргонно-водородная смесь.
2. Медь. Также рекомендуется смесь аргона и водорода.
3. Титан. Ввиду металла и его сплавов, а также их высокой химической активности при нагреве титана необходимо использовать аргон или гелий.

Однако если требуется особо точная резка или формируются изделия сложной пространственной формы, все чаще применяется лазерная резка цветных металлов.

Порядок эксплуатации

Для начала нужно подготовить плазморез к работе – в зависимости от типа он работает от сети 220 или 360 В. Последовательность приготовления следующая:

1. Агрегат устанавливается в месте с хорошим доступом воздуха, при этом на него не должны брызгать расплавленным металлом во время работы.
2. Работать с оборудованием необходимо в проветриваемом помещении, оборудованном в соответствии с правилами пожарной безопасности. Устройство должно быть защищено от случайного попадания влаги – для этого его часто оснащают влагомаслоотделителем, чтобы предотвратить их попадание в конструкцию плазмотрона, что приводит к сокращению срока службы расходных материалов.
3. Металлопрокат, который разрезают, желательно также подготовить – лак и коррозия приводят к повышенному дымовыделению, но на качество реза не влияют.
4. Периодически необходимо проверять целостность, чистоту электрода и сопла. Частота зависит от интенсивности использования — например, при постоянной работе они могут потребовать замены после 8-часовой рабочей смены.

Качественный срез без наплывов и окалины возможен только при правильно подобранной силе тока. Его выбирают с учетом типа разрезаемого металла и его толщины. Зависимость силы тока при резке заготовок толщиной 1 мм из таких материалов:

• Конструкционная сталь и чугун — 4 А.
• Цветные металлы и их сплавы — 6 А.

Скорость резака также влияет на качество реза. Она может достигать 0,2-2 м/мин и зависит от толщины, типа материала, установленного тока. В автоматизированном оборудовании скорость задается программой, а в ручном процессе за это отвечает резчик.

Перед началом работы необходимо продуть плазмотрон для удаления посторонних частиц и конденсата – для этого необходимо нажать кнопку розжига и подождать примерно полминуты. Затем можно зажечь дежурную дугу, она горит до 2 секунд, после чего зажигается рабочая плазменная дуга.

Важным моментом при плазменной резке является соблюдение постоянного расстояния между соплом и обрабатываемым металлом (обычно 1,6-3 мм) — это влияет на стабильность рабочей дуги и качество реза. Однако в продаже имеются специальные направляющие для ручных резцов, что значительно облегчает рабочий процесс и повышает производительность труда.

Изображение 9. Контролируйте приспособление для поддержания постоянного зазора между соплом и заготовкой.

При работе насадка резака должна располагаться перпендикулярно разрезаемому металлу или под небольшим углом (отклонение до 10-50°) при резке материалов толщиной до 25 % от максимально допустимой для конкретного оборудования. Такой прием сведет к минимуму риск деформации тонких листовых заготовок.

Можно ли самостоятельно сделать плазморежущий станок?

Станок плазменной резки с ЧПУ позволяет изготовить множество полезных вещей для дома.

Само устройство не представляет особой сложности, но без знаний, опыта сделать станок плазменной резки металла не получится. Основная сложность — это плазмотрон, но остальные элементы, а также числовое управление вполне разумны.

Только станки с ЧПУ, выполняющие плазменную резку, гарантируют качество и скорость процесса.

Советы и нюансы

Еще одной отличительной положительной характеристикой метода является то, что в процессе нагревается лишь небольшая локальная область. Да и остывает этот участок гораздо быстрее, чем при лазерной или механической резке.

Охлаждение требуется только для двух компонентов — катода и сопла, как наиболее сильно нагруженных. Делается это без проблем с помощью рабочей жидкости.

Плазменная дуга и струя. Дуга начинает устойчиво работать в результате рабочей связи катода и сопла с паром сжатого горячего воздуха. Отрицательный заряд расположен на катоде, а положительный – на кончике сопла. В результате образуется промежуточная арка.

Излишняя влага поглощается специальным материалом, который помещается в бак камеры плазменной горелки.

Правила безопасности при этом методе носят строжайший характер, ведь все станки плазменной резки могут быть очень травмоопасны для мастера. Особенно это касается моделей с ручным управлением.

Все будет хорошо, если соблюдать рекомендации мастера по защитной амуниции: щиток, темные очки, защитная обувь и т д. В этом случае вы сможете обезопасить себя от основных факторов риска этого метода – капель расплавленного металла, высокого напряжения и горячий воздух.

Еще один совет по безопасности — никогда не ударяйте по металлу резаком, чтобы удалить металлические брызги, как это делают некоторые мастера. Вы рискуете повредить устройство, но самое главное – поймать кусочки расплавленного металла, например, на лицо или другие незащищенные части тела. Лучше поберечь себя.

не последнее место в эффективной резке занимает экономия расходных материалов. Для этого зажигаем дугу не слишком часто, а аккуратно и вовремя, чтобы не сломать ее без надобности.

Экономия ресурсов также распространяется на силу и мощность тока. При правильном расчете вы получите не только экономию, но и отличный рез без заусенцев, окалины и деформации металла.

Для этого следует работать по следующей схеме: сначала использовать мощную струю, сделать с ее помощью пару-тройку надрезов. Если сила тока и сила слишком велики, на металле сразу же образуются отложения из-за значительного перегрева.

После изучения разделов будет понятно, оставить ли текущий на этом уровне или изменить его. Другими словами, мы работаем экспериментально — на небольших выборках.

3 Плазмообразующие газы и их влияние на возможности резки

Плазмообразующая среда является едва ли не ключевым параметром процесса, определяющим его технологический потенциал. Возможность зависит от состава этой среды:

• настройки теплового потока в зоне обработки металла и плотности тока в ней (путем изменения отношения сечения сопла к току);
• варьировать объем тепловой энергии на большой площади;
• регулирование индекса 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 наплывов на металлических и алюминиевых листах (на их нижних кромках);
• формирование оптимальных условий для удаления расплавленного металла из полости реза.

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

• конструкция механизма охлаждения форсунок аппарата;
• возможность установки в плазмотроне катода, его материала и уровня интенсивности подачи к нему теплоносителя;
• блок-схема управления (циклограмма определяется именно расходом и составом газа, используемого для формирования плазмы);
• динамические и статические (внешние) характеристики источника питания, а также показатель мощности.

Недостаточно знать, как работает плазменная резка, помимо этого необходимо правильно подобрать комбинацию газов для создания плазмообразующей среды с учетом цены используемых материалов и прямых затрат на резку операция.

Как правило, для полуавтоматической и ручной обработки коррозионно-стойких сплавов, а также механической и экономичной ручной обработки меди и алюминия применяют атмосферу азота. А вот уже низколегированная углеродистая сталь лучше режется в кислородной смеси, которую категорически нельзя использовать для обработки алюминиевых изделий, коррозионностойкой стали и меди.

Тонкости процесса раскроя металла

Важнейшей тонкостью в процессе плазменной резки является выбор и соблюдение правильного расстояния от резака до заготовки. При его занижении увеличивается ширина реза и площадь термического воздействия. Это может привести к термическим деформациям.

При пробивке отверстий увеличьте расстояние до 20-25 мм, затем выведите горелку на рабочее расстояние.

Рабочий ток должен быть установлен минимально возможным для стабильного горения дуги и плазменной струи. Превышение минимальных значений приводит к повышенному расходу газа и износу форсунок.

2.2 Принцип плазменной резки

Плазменная резка — это процесс термической резки, при котором дуга плазмы сжимается при прохождении через сопло. Прямая дуга, возникающая при протекании электрического тока от неплавящегося электрода (катода) к заготовке (аноду), применяется для резки электропроводящих материалов.

Этот вид плазменной резки получил наибольшее распространение. В случае непрямой дуги она образуется между электродом и соплом. Несмотря на то, что используется режущий газ, содержащий кислород, преобладает тепловой эффект плазменной дуги. Таким образом, этот метод не считается процессом резки пламенем, а скорее резкой плавлением.

Плазменные газы в дуге подвергаются частичной диссоциации и ионизации, что делает их электропроводными. Из-за высокой плотности энергии и температуры плазма расширяется и движется к изделию со скоростью, в три раза превышающей скорость звука.

За счет рекомбинации атомов и молекул на поверхности изделия потребляемая энергия сразу высвобождается и увеличивает тепловое воздействие плазменной дуги на изделие. В плазменной дуге температура достигает 30 000 К. В сочетании с высокой кинетической энергией плазмообразующего газа эта температура приводит к чрезвычайно высокой скорости резки всех материалов, электропроводность которых зависит от толщины материала.

Чтобы начать процесс резки, сначала зажигается дежурная дуга между соплом и электродом путем подачи высокого напряжения. Эта вспомогательная дуга с низким энергопотреблением подготавливает пространство между плазменной горелкой и заготовкой, вызывая частичную ионизацию. Когда вспомогательная дуга входит в контакт с заготовкой (резка на лету), основная плазменная дуга зажигается за счет автоматического увеличения мощности.

Рисунок 2: Принцип плазменной резки прямой дугой

Металлический материал плавится и частично испаряется за счет тепловой энергии дуги и плазменного газа. Расплавленный металл выдувается из реза за счет кинетической энергии плазмообразующего газа. В отличие от газокислородной резки, где примерно 70% тепловой энергии вырабатывается при сжигании железа, в процессе плазменной резки энергия, необходимая для расплавления материала в разрезе, создается только действием электричества.

Выбор используемого плазмообразующего газа зависит от разрезаемого материала. Например, используются одноатомный газ аргон и/или двухатомные газы, такие как водород, азот, кислород и смеси этих газов, а также очищенный воздух, такой как плазменный газ и газ для резки.

Резцы могут быть как с водяным, так и с газовым охлаждением. В зависимости от того, где используются процессы плазменной резки, различают процессы, осуществляемые над и на воде, а также процессы, осуществляемые под поверхностью воды.