Плазменная резка металла ее плюсы и особенности самой технологии

Режем металл плазменной технологией

Плазменная резка – новая великолепная технология, позволяющая разрезать металлы солидной толщины и любой природы, даже самой капризной. В качестве режущего предмета выступает не нож, а плотная струя плазмы, которая позволяет формировать идеально точный рисунок реза в единицу заданного времени.

Этот способ работы с металлом содержит множество достоинств, которые мы разберем ниже. А сейчас начнем с физики – нужно разобраться с сутью процесса.

Физика плазмы

Технология плазменной резки металла отдает главную женскую роль нашей любимой электрической дуге. Он формируется между электродом и соплом. Иногда вместо электрода выступает металл, который нужно разрезать. Разберемся, что такое плазменная резка.

Начало процесса – включение источника электрического питания и подача тока высокой частоты в плазменный резак. Источник питания включается автоматически после нажатия тумблера розжига в аппарате.

Сначала формируется так называемая промежуточная дуга – она имеет временный характер и соединяет электрод с наконечником сопла резака. Нагревается эта дежурная дуга до уровня температуры около 8000°С.

Это важный момент общего процесса плазменной резки – нужно помнить, что настоящая дуга между электродом и металлом образуется не сразу, а через ее промежуточный вариант.

Следующий этап процесса – поступление воздуха из компрессора, который обычно прилагается к аппарату резки металла. Компрессор подает воздух в сжатом виде. Этот воздух поступает в камеру плазмотрона, в котором находится и уже раскалена временная электрическая дуга.

Малый диаметр сопла дает возможность разгонять поток этой раскаленной плазмы до огромных скоростей, с которыми струя вылетает из аппарата. Скорость потока может достигать трех метров в секунду.

Температура воздуха – запредельная, вплоть до 30 000°С. При этих условиях электрическая проводимость воздуха – плазмы практически равна проводимости разрезаемого металла.

Настоящая конечная дуга появляется мгновенно, как только поток плазмы достигает и касается поверхности металла. Временная дуга, в свою очередь, автоматически выключается. Металл начинает плавится точно в месте среза.

Жидкие металлические капли сразу же сдуваются струей сжатого воздуха. Это и есть принцип плазменной резки. Как видите, все просто, логично и понятно.

Классификация видов плазменной резки

Виды плазменной резки будут зависеть от среды, в которой проводятся работы по металлу:

Простой

Главное отличие способа – ограниченность электрической дуги. Для резки используется электрический ток и воздух. Иногда вместо воздуха применяются газ в виде азота. Если металлически лист тонкий – всего несколько миллиметров, процесс можно сравнить с лазерным разрезанием.

При этом способе толщина металлов не должна превышать 10-ти мм. Способ отлично работает для низколегированных сплавов стали и других мягких металлов. Режущим элементом выступает кислород, из которого формируется сжатая струя, превращающаяся в итоге в плазму.

В разрезах получаются очень ровные кромки, не требующие дальнейшей доработки.

С применением защитного газа

При этом способе вместо воздуха используются защитные газы, которые превращаются в плазменный поток после преобразования в плазмотроне. Качество срезов в данном случае значительно повышается благодаря отличной защите процесса от воздействия окружающей среды.

Газ для плазменной резки не представляет из себя ничего необычного: это может быть водород или аргон – «газовая классика».

С водой вместо воздуха

Отличны способ со многими преимуществами, одно из которых – отсутствие необходимости в дорогостоящей и громоздкой системе охлаждения.

Существуют и другие критерии классификации плазменной резки. К примеру, виды резки бывают разделительными и поверхностными. Первый из них используется чаще.

Плазменные резаки представлены на рынке в самых разнообразных вариантах, так что их можно классифицировать по маркам, производителям и многим другим техническим и торговым параметрам.

Есть, например, ручная плазменная резка – самый демократичный способ и по цене, и по простоте исполнения. Есть машинные автоматические технологии, устройства для которых намного дороже и сложнее.

Преимущества резки плазмой

Самой близкой технологией является лазерная резка металлов, поэтому логично будет перечислить преимущества в сравнении с «соседкой»:

Плазменной резке по плечу металлы любой природы, в том числе цветные, тугоплавкие и другие, сложные для обработки.
Скорость процесса значительно выше, чем резка газовым резаком.
Одна из значительных особенностей – возможность производить резы любой формы, включающие и геометрические узоры, и фигурную резку самой высокой сложности. Иными словами, резка с помощью плазмы – это реализация самых смелых творческих идей по металлу и другим трудно поддающимся материалам.
Плазменному резаку нипочем любая толщина металла: скорость и качество никоим образом не теряются.
Этому способу поддаются не только металлы, но и другие материалы: он вполне универсальный.
Резка плазмой и быстрее, и эффективнее по качеству кромки, чем любые другие механические способы резки.
В данном методе возможна работа не только перпендикулярно к поверхности металла, но под углом, что помогает освоить широкие листы металла.
С экологической точки зрения это вполне благополучный вид работы с металлом с минимальным выбросом вредных веществ или загрязнений в воздух.
Отличная экономия времени из-за отсутствия необходимости предварительно нагревать металл.
Поскольку в методе не используются взрывоопасные газовые баллоны, он значительно безопаснее, чем другие способы.

Недостатки плазморезки

Ни один способ обработки металлов не обходится без недостатков, и плазменная резка здесь не исключение.

Недостатки плазменной резки следующие:

Дороговизна всего модельного ряда аппаратов для плазменной резки, включая даже самые простые ручные варианты.
Пределы толщины металла для резки плазмой: предельная толщина всего 100 миллиметров.
Это шумный способ работы, потому что сжатый воздух или газ подаются с огромной скоростью.
Оборудование непростое, дорогое и требующее грамотного и постоянного технического обслуживания.

Советы и нюансы

Еще одной отличительной положительно характеристикой метода является то, что во время процесса происходит нагрев лишь небольшого локального участка. Да и остывает этот участок намного быстрее, чем при лазерной или механической резке.

Охлаждение необходимо только для двух составных элементов – катода и сопла, как самых нагруженных. Это без проблем производится с помощью рабочей жидкости.

Дуга начинает работать стабильно в результате рабочего соотношения катода и сопла с паром из сжатого раскаленного воздуха. На катоде локализуется отрицательный заряд, на наконечнике сопла – соответственно положительный. В результате этого образуется промежуточная дуга.

Лишняя влага впитывается специальным материалом, который находится в резервуаре камеры плазмотрона.

Правила безопасности при данном методе имеют строжайший характер, потому что все аппараты плазменной резки могут быть очень травматичными для мастера. Особенно это касается моделей с ручным управлением.

Все будет в порядке, если вы будете соблюдать рекомендации по защитной амуниции мастера: щиток, затемнённые очки, защитные ботинки и т.д. В этом случае вы сможете уберечься от главных факторов риска данного метода – капель расплавленного металла, высокого напряжения и раскаленного воздуха.

Экономия расходных материалов занимает не последнее место в эффективной резке. Для этого зажигаем электрическую дугу не слишком часто, а точно и в срок, чтобы не обрывать ее без надобности.

Экономия ресурсов также распространяется на силу и мощность тока. Если рассчитать его правильно, вы получите не только экономию, но и отличный срез без заусениц, окалины и деформации металла.

Для этого следует работать по следующей схеме: сначала подать ток высокой мощности, сделать пару – тройку разрезов с его помощью. Если сила и мощность тока великоваты, на металле сразу же будет образовываться окалина из-за значительного перегрева.

После осмотра срезов будет ясно, оставить ток на этом уровне или изменить его. Иными словами, работаем экспериментально – малыми пробами.

Как работать плазморезкой?

Резка металлов с помощью плазменного потока – слишком серьезное дело, чтобы заниматься им без предварительного изучения и тщательной подготовки. Это поможет вам сделать резку эффективнее со всех точек зрения, и, что весьма немаловажно, минимизировать риски, связанные с производственными опасностями.

Прежде всего нужно знать принцип работы плазменной резки – видеть картинку физических явлений целиком.

Плазменную горелку следует держать очень близко к поверхности и краю металла, в отличие от лазерной резки. Когда тумблер с «пуском» включится, первой загорится временная электрическая дуга, и только затем – настоящая, которая будет главным режущим элементом. Горелку с режущей дугой нужно вести по материалу ровно и медленно.

Скорость резки следует строго контролировать. Это можно делать, наблюдая за искрами с обратной стороны листа разрезаемого металла. Если этих искр нет, то это значит, что разрезка металла произошла неполная.

Такое может произойти по нескольким причинам: из-за слишком большой скорости ведения горелки или прохождения аппарата, либо слишком недостаточной мощности подаваемого тока, либо несоблюдения прямого угла в 90° между горелкой и поверхностью металла.

Дело в том, что полная проплавка металла происходит лишь при наклоне плазморезки к поверхности металла под прямым углом и ни градусом больше или меньше.

Перед работой невредно изучить схему вашего аппарата: именно в ней можно прочитать самую достоверную информацию по допускаемой толщине металла, который можно прорезать или сделать в нем отверстие. Устройство плазменного резака может различаться, все зависит от функций его назначения.

Выбор аппарата для плазменной резки

Покупка любого технического оборудования – дело, для которого не нужно жалеть времени и усилий: слишком высок риск неудачного решения и потери денег. А деньги здесь немалые, вы не найдете плазменного резака дешевле 500 USD в принципе.

Сначала разбираемся с параметрами и техническими характеристиками прибора.

Две большие группы плазморезов – это инверторные и трансформаторные. Названия говорят сами за себя.

Если вам нужен компактный резак для работы с металлами небольшой толщины, вы можете остановить свой выбор на резаке инверторного типа. Они забирают немного энергии, легкие и с небольшими габаритами.

Вместе с тем работают они с перерывами и легко выходят из строя при перепадах сетевого напряжения. Цена на такие приборы вполне умеренная, из всех плазморезов это самые недорогие.

Другое дело – трансформаторные резаки. Здесь и с габаритами, и с весом «все в порядке»: серьезные аппараты по всем параметрам.

Энергии потребляют много, зато работать они могут практически без перерыва в течение целого дня. И толщина металла может быть побольше, чем при резке инверторной моделью. Стоимость таких устройств высокая – от 3000 до 20000 USD.

Выбор плазменного резака по мощности

Рассуждения начинаем со свойств и технических характеристик деталей, которые вы планируете обрабатывать и резать. Именно это этого рассчитывается мощность режущего прибора, потому что в нем будут различаться и сопло по своему диаметру, и тип используемого газа.

Применение плазменной резки – область чрезвычайно широкая, поэтому говорить нужно только о ваших конкретных нуждах.

А вот если ваш металл потолще, ищите подходящую модель в диапазоне мощности от 90 до 170А.

Выбор резака по времени и скорости разрезания материала

Скорость плазменной резки металла измеряют в сантиметрах за одну минуту. Эта скорость у разных аппаратов тоже разная и зависит от их общей мощности и природы разрезаемого металла.

Например, при всех прочих равных медленнее всего режется сталь, чуть быстрее – медь и ее сплавы. И еще быстрее – алюминий со своими алюминиевыми сплавами.

Если для вас важна скорость, не забывайте о таком показателе, как длительность работы без перегрева, то есть без перерыва. Если в технической спецификации к аппарату написано, что длительность работы 70%, это означает, что после семи минут резки аппарат должен быть выключенным в течение трех минут, чтобы остыть.

Среди трансформаторных резаков встречаются чемпионы с продолжительностью работы в 100%. Иными словами, они могут работать целый день без отключения. Стоят они, конечно, немало. Но если у вас впереди длинные разрезы, думайте о покупке «чемпионских» трансформаторных плазменных резаков.

Пара слов о горелке

Снова оцениваем природу металла или другого материала, который планируем разрезать. От этого будет зависеть мощность горелка плазмореза. Она должна быть достаточной для качественного реза.

При расчетах нужно учитывать факт, что вы можете встретиться со сложными условиями работы, которая, как назло, должны быть произведена в самые короткие сроки, то есть резка должна носить выраженных интенсивный характер.

Рукоятку горелку не упускаем из зоны внимания, это важная часть для комфортной, а значит качественной работы. На рукоятке можно зафиксировать дополнительные элементы, которые помогут держать сопло на одинаковом расстоянии от поверхности металла. Данный совет распространяется только на ручные модели аппаратов.

Читайте также: Вентиляция в квартире

Если вы собираетесь резать тонкий металл, выбирайте модель с горелкой, которая предназначена для поступления воздуха.

Если же ваши планы связаны с массивными толстыми заготовками, покупайте резак с горелкой для приема защитного газа – азота, например.

Плазменная резка – принцип работы плазмотрона

Для эффективной обработки ряда металлов часто используется плазменная резка, принцип работы которой заключается в применении плазменной дуги.

1 Технология плазменной резки металла

Интересующий нас процесс резки плазменной дугой в мировой практике “скрывается” под аббревиатурой PAC. Под плазмой понимают высокотемпературный ионизированный газ, который может проводить электроток. А плазменная дуга формируется в агрегате под названием плазмотрон из обычной электрической.

Последнюю сжимают, а затем привносят в нее газ, обладающий возможностью образования плазмы. Чуть ниже будет рассказано о том, какое значение для процесса плазменной резки имеют такие плазмообразующие газы.

Технологически существует две методики резки:

Плазменно-дуговая. В данном случае дуга горит между материалом, который обрабатывается, и сварочным электродом неплавящегося типа. Плазменная высокоскоростная струя при такой технологии совмещается со столбом плазменной дуги. Сам же процесс резки обеспечивается высокой энергией плазмы столба, приэлектродных пятен и факела, исходящего из указанного столба. Именно озвученный принцип плазменной резки металла чаще всего используется на современных предприятиях, так как он признается максимально эффективным.
Плазменной струей. Такой вид обработки рекомендован для резки неметаллов. Дуга в этом случае горит между наконечником (его называют формирующим) плазмотрона и сварочным стержнем, а само обрабатываемое изделие в электрическую схему процесса не включается. Из плазмотрона выносится некоторый объем плазмы столба. Его энергия и дает возможность выполнять обработку неметаллических изделий.

2 Плазменная резка – принцип работы плазмотрона

Плазмотрон представляет собой устройство плазменной резки, в корпусе которого размещают небольшую по сечению дуговую камеру цилиндрической формы. На выходе из нее имеется канал, который создает сжатую дугу. С задней стороны такой камеры располагается сварочный стержень.

Между наконечником устройства и электродом зажигают предварительную дугу. Эта стадия необходима, так как возбуждения дуги между разрезаемым материалом и электродом добиться практически невозможно.Указанная предварительная дуга выходит из сопла плазмотрона, соприкасается с факелом, и в этот момент создается уже непосредственно рабочий поток.

После этого формирующий канал полностью заполняется столбом плазменной дуги, газ, образующий плазму, поступает в камеру плазмотрона, где происходит его нагрев, а затем ионизация и увеличение в объеме. Описанная схема обуславливает высокую температуру дуги (до 30 тысяч градусов по Цельсию) и такую же мощную скорость истекания газа из сопла (до 3 километров в секунду).

3 Плазмообразующие газы и их влияние на возможности резки

Плазмообразующая среда – это, пожалуй, ключевой параметр процесса, который определяет его технологический потенциал. От состава данной среды зависит возможность:

настройки показателя теплового потока в зоне обработки металла и плотности тока в нем (за счет изменения отношения сечения сопла к току);
варьирования объема тепловой энергии в широких пределах;
регулирования показателя поверхностного напряжения, химсостава и вязкости материала, который подвергается резке;
контроля глубины насыщенного газом слоя, а также характера химических и физических процессов в зоне обработки;
защиты от появления подплывов на металлических и алюминиевых листах (на их нижних краях);
формирования оптимальных условий для выноса из полости реза расплавленного металла.

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

конструкция охлаждающего механизма для сопел устройства;
вариант крепления в плазмотроне катода, его материал и уровень интенсивности подачи на него охлаждающей жидкости;
схема управления агрегатом (его циклограмма определяются именно расходом и составом газа, используемого для формирования плазмы);
динамические и статические (внешние) характеристики источника питания, а также показатель его мощности.

Мало знать, как работает плазменная резка, кроме этого следует правильно подбирать комбинацию газов для создания плазмообразующей среды, принимая во внимание цену применяемых материалов и непосредственно себестоимость операции резки.

Как правило, для полуавтоматической и ручной обработки коррозионностойких сплавов, а также машинной и экономичной ручной обработки меди и алюминия используют среду, образованную азотом. А вот уже низколегированная углеродистая сталь лучше режется в кислородной смеси, которую категорически нельзя применять для обработки изделий из алюминия, стойкой против коррозии стали и меди.

4 Достоинства и недостатки плазменной резки

Сам принцип работы плазменной резки обуславливает преимущества данной технологии перед газовыми методиками обработки неметаллических и металлических изделий. К главным достоинствам использования плазменного оборудования можно отнести следующие факты:

универсальность технологии: практически все известные материалы можно резать при помощи плазменной дуги, начиная от чугуна и меди и заканчивая алюминиевыми и стальными холоднокатаными листами;
высокая скорость операции для металлов средней и малой толщины;
резы получаются по-настоящему качественными и высокоточными, что нередко дает возможность не производить дополнительную механическую обработку изделий;
минимальное загрязнение воздуха;
отсутствие необходимости выполнять предварительный прогрев металла для его резки, что позволяет уменьшать (и существенно) время прожига материала;
высокая безопасность выполнения работ, обусловленная тем, что для резки не нужны баллоны с газом, являющиеся потенциально взрывоопасными.

Стоит отметить, что по некоторым показателям газовые технологии признаются более целесообразными, нежели плазменная резка. К недостаткам последней обычно относят:

сложность конструкции плазмотрона и его дороговизну: естественно, это увеличивает себестоимость выполнения каждой операции;
относительно малую толщину реза (до 10 сантиметров);
высокий уровень шума в процессе обработки, который возникает из-за того, что из плазмотрона газ вылетает на околозвуковой скорости;
необходимость высококачественного и максимально грамотного техобслуживания агрегата;
повышенный уровень выделения вредных веществ при применении в качестве плазмообразующего состава азота;
невозможность подключения к одному плазмотрону двух резаков для ручной обработки металлов.

Еще один минус описанного в статье вида обработки заключается в том, что отклонение от перпендикулярности реза допускается не более, чем на угол от 10 до 50 градусов (конкретная величина угла зависит от толщины изделия). Если увеличить рекомендованный показатель, отмечается значительное расширение режущей области, а это становится причиной необходимости частой замены используемых материалов.

Теперь вы знаете, что такое плазменная резка, и прекрасно ориентируетесь во всех ее особенностях.

Преимущества плазменной резки

Преимущества и недостатки плазменной резки по сравнению с другими методами резки металлов?

Резка металлов – проблема, с которой приходится сталкиваться и в цеху, и на стройплощадке, и в мастерской. Простые решения вроде автогена устроят многих, но не всех. Если объем работ по резке металла большой, а требования к качеству реза высоки, то стоит подумать об использовании аппарата плазменной резки (плазмореза).
Первые установки и аппараты плазменной резки появились более полувека назад, но широкому кругу мастеров они стали доступны только в последние два десятилетия.

ПРЕИМУЩЕСТВА:
Какие преимущества в работе дает аппарат или станок плазменной резки металла в работе?

1. При правильном подборе мощности он позволит в 4-10 раз (по сравнению кислородной горелкой) повысить производительность. По этому параметру плазморез уступит лишь промышленной лазерной установке, зато намного выиграет в себестоимости. Экономически целесообразно использовать плазменную резку на толщинах металла до 50-60мм. Кислородная же резка более предпочтительна при раскрое стальных листов толщиной свыше 50 мм.

2. УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ. Плазменная резка позволяет обрабатывать и сталь, и чугун, и алюминий, и медь, и титан, и любой другой металл, причем работы выполняются с использованием одного и того же оборудования: достаточно выбрать оптимальный режим по мощности и выставить необходимое давление воздуха. Важно отметить и то, что качество подготовки поверхности материала особого значения не имеет: ржавчина, краска или грязь помехой не станут.

3. ТОЧНОСТЬ и ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО РЕЗА. Современные плазморезы обеспечивают минимальную ширину реза и “чистые” без наплывов, перекаливания и грата кромки, почти не требующие дополнительной обработки. Немаловажно и то, что зона нагрева обрабатываемого материала намного меньше, чем при использовании автогена, а поскольку термическое воздействие на участке реза минимально, то и тепловые деформации вырезанных деталей незначительны, даже если они небольшой толщины.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ, обусловленная отсутствием взрывоопасных газовых баллонов.

5. НИЗКИЙ уровень загрязнения окружающей среды. Касательно экономической стороны вопроса, то совершенно очевидно, что при больших объемах работ плазменная резка выгоднее той же кислородной или, например, механической. В остальных же случаях нужно учитывать не материалы, а трудоемкость использования. Например, сделать фигурный рез в толстом листе недолго и автогеном, но может потребоваться продолжительная шлифовка краев.

НЕДОСТАТКИ:

Ну а теперь поговорим о недостатках. Первый из них – относительно скромная максимально допустимая толщина реза, которая даже у мощных аппаратов редко превышает 80-100 мм. В случае же с кислородной резкой максимально допустимая толщина реза для стали и чугуна может достигать 500 мм.

Следующий недостаток метода – довольно жесткие требования к отклонению от перпендикулярности реза. В зависимости от толщины детали угол отклонения не должен превышать 10-50°. При выходе за эти пределы наблюдается значительное расширение реза и, как одно из следствий, быстрый износ расходных материалов.

Наконец, сложность рабочего оборудования делает практически невозможным одновременное использование двух резаков, подключенных к одному аппарату, что с успехом применяется при резке штучным электродом.

Процесс плазменной резки (принцип работы плазмореза)

Для начала определим, что же есть плазма. В данном случае это нагретый электрической дугой до высокой температуры (порядка 25000 °C) воздух в ионизированном состоянии. Последнее означает, что он утрачивает свойства диэлектрика и приобретает способность проводить электрический ток. В процессе резки плазменный поток становится проводником для тока, расплавляющего металл, и сам же его выдувает.

Рабочий орган аппарата называется плазмотрон. Под этим словом подразумевается плазменный резак с кабель-шланговым пакетом, подключаемый к аппарату. Иногда плазмотроном ошибочно называют аппарат плазменной резки целиком. Разновидностей плазмотронов достаточно много. Но наиболее распространены и более всего пригодны для резки металлов плазмотроны постоянного тока прямой полярности. По виду дуги различают плазмотроны прямого и косвенного действия. В первом случае разрезаемое изделие включено в электрическую цепь, и дуговой разряд возникает между металлической деталью и электродом плазматрона. Именно такие плазмотроны применяются в устройствах, предназначенных для обработки металлов, включая и аппараты воздушно-плазменной резки. Плазматроны косвенного действия применяются, в основном, для обработки неэлектропроводных материалов (у них электрическая дуга возникает в самом резаке).

Сопло – важнейший элемент, определяющий возможности плазмотрона. При плазменной резке применяются сопла небольшого (до 3 мм) диаметра и большой (9-12 мм) длины. От размера диаметра сопла плазмотрона зависит количество воздуха, которое способен пропустить плазмотрон, этот параметр необходимо учитывать при подборе компрессора. Это также влияет на ширину реза и охлаждение плазмотрона. Что касается длины, то чем она больше, тем выше качество реза. Однако чрезмерное увеличение этого параметра ведет к снижению надежности работы и быстрому разрушению сопла. Считается, что длина канала должна быть больше диаметра в 1,5-1,8 раза.

Электродом (катодом) внутри плазматрона служит металлический стержень – другие конструкции в недорогих аппаратах не применяются. То же можно сказать и о материале: разновидностей изобилие, но массово используется лишь электрод из гафния.

Теперь пару слов о рабочих газах, используемых при плазменной резке. Их можно разделить на плазмообразующие и защитные (транспортирующие). Для резки в обычных плазменных системах бытового назначения (сила тока дуги – ниже 200 А, максимальная толщина реза – до 50 мм) сжатый воздух применяют и как плазмообразующий, и как защитный газ. При этом достигается удовлетворительное качество реза, хотя и наблюдается некоторое азотирование и окисление обрабатываемой поверхности. В более сложных системах применяются иные газовые смеси, содержащие кислород, азот, водород, гелий, аргон.

Выбор аппарата плазменной резки

Даже самые доступные аппараты плазменной резки сложны и довольно дороги в сравнении, например, со сварочными, поэтому к выбору недешевой техники нужно подходить осознанно. Прежде всего необходимо определиться, как обычно, с целями и задачами.

Первый параметр, без учета которого бесполезно учитывать остальные, – это максимально допустимая толщина реза. Данная величина обычно приводится для углеродистой стали, реже – для нержавеющей, еще реже – для алюминия и очень редко – для меди. Поскольку на максимально допустимую глубину реза сильно влияет теплопроводность материала, то для сплавов на основе меди этот показатель примерно на 30% ниже, чем для сплавов на основе железа. И если в технических характеристиках аппарата заявлена максимально допустимая толщина реза стали в 10 мм, это будет означать, что максимальная глубина реза медных сплавов составит 7 мм. Таким образом, вторым по важности показателем станет тип сплава, с которым предстоит работать.

Следующий фактор – планируемый режим эксплуатации плазмореза. Как и в случае со сварочными аппаратами, он определяется параметром “ПВ” (продолжительность включения), который определяет отношение времени работы аппарата ко времени, необходимому для его охлаждения. В некоторых промышленных аппаратах плазменной резки ПВ может приближаться к 100%, для ручной же резки металла вполне достаточно 40-50%.

На практике это выглядит следующим образом. Если ПВ плазмореза составляет 50%, то в течение часа эксплуатации он должен 30 минут работать и 30 минут остывать. При ручной резке приходится время от времени перемещаться или перемещать изделие и периодически выключать кнопку поджига на плазмотроне. Это время как раз и идет в зачет охлаждения, и поэтому работа кажется непрерывной. Такая формула дает сбой при работе с толстыми листами металла или при автоматической плазменной резке с ЧПУ, когда время реза может быть значительным. Дело в том, что параметр ПВ определяется для 10-минутного цикла, поэтому в начале смены, пока аппарат холодный, он будет отработать без перерыва и 15 минут даже при низком ПВ, а вот при цикличной работе может отключиться и после 5 минут непрерывной резки.

Когда ключевые параметры, определяющие принципиальную возможность использования аппарата, определены, следует уделить внимание такому аспекту, как удобство использования. Тут первостепенное значение приобретает мобильность, точнее, радиус действия, на который можно свободно удаляться от малоподвижного аппарата, “прикованного” к своему месту компрессором. Так, длина кабель-шлангового пакета плазмотрона может варьироваться до десятков метров. Кстати, важна не только длина: некоторые производители заявляют ее на уровне 30 м и более, но “забывают” сообщить о том, имеются ли евроразъемы на плазмотроне и источнике. Если таких разъемов нет, то укоротить или удлинить плазмотрон вряд ли получится, и всякий раз разматывать его для того, чтобы резать небольшие по размерам листы, будет утомительно. Главный же минус длинного плазматрона не в этом, а в том (и производители об этом, как правило, тоже умалчивают!), что при его длине свыше 20 метров наблюдается потеря мощности, причем довольно ощутимая. Поэтому разумнее всего выбирать плазмотрон небольшой (6-12 м) длины, оснащенный евроразъемом, чтобы при необходимости была возможность удлинить конструкцию, используя быстронаращиванмый удлинитель плазмотрона. Это будет, кстати, удобно и при работе на открытом воздухе в неблагоприятных условиях, когда выносить из помещения аппарат нежелательно. Однако, как уже отмечалось, использовать удлинитель нужно лишь в случае действительной необходимости.

Очень важный вопрос – проблема расходных материалов: электродов (катодов) и сопел. Важно, чтобы они были доступны и недороги. Как правило, износ этих деталей происходит или одновременно или с небольшим “разбросом” (один катод на два сопла). Одного сопла в среднем хватает на целую рабочую смену (при работе с деталями, толщиной до 10 мм).

Момент, не относящийся напрямую к плазматрону, но требующий обязательного учета, – это система подачи воздуха. Если отбросить самые маломощные модели, оборудованные встроенным компрессором и воспринимаемые многими профессионалами как малополезные игрушки, то следует помнить, что для работы плазматрону нужен мощный компрессор. И не он один: при достаточно большом расходе воздуха (100-250 л/мин при 0,4-0,6 МПа) жесткие требования предъявляются и к его качеству, а значит не обойтись без вспомогательных устройств – таких как влаго- и маслоотделители, фильтры. Поступать в аппарат воздух должен равномерно, без пульсаций, поскольку они серьезно влияют на стойкость сопел и электродов, на стабильность поджига дуги и, как следствие, на качество реза, а значит, нужен объемный ресивер.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЯ

Среди современных устройств плазменной резки можно выделить отдельную и наиболее интересную для рядового потребителя категорию – переносные инверторные источники плазмы, применяемые при ручной резке. Их основные достоинства: низкое энергопотребление, компактность, небольшой вес, эргономичный дизайн. Недостатки: ограничение по максимальной мощности (не более 70 А), и, как следствие, по максимальной толщине реза (до 15-20 мм). Также придется мириться с невысокой продолжительностью включения и чувствительностью к перепадам напряжения. Оборудование, выходящие за рамки этого типа, как правило, рассчитано на промышленное применение.

Большинство аппаратов с плазмотронами воздушного охлаждения пригодны для резки металлических деталей толщиной до 50 мм. Для резки деталей толщиной свыше 50 мм или для увеличения производительности применяют более сложные и дорогие аппараты с плазмотронами водяного охлаждения

Максимальная глубина реза определяет толщину материала, которая может быть разрезана данным аппаратом в принципе. Скорость работы при этом в расчет не берется. Чтобы комфортно и быстро работать с деталями толщиной 3-4 мм, следует выбирать аппарат, максимально допустимая глубина реза которого – 8-10 мм.

Унифицированные разъемы для плазмотронов производятся в соответствии с европейскими стандартами и состоят из розеток (со стороны источника плазмы) и вилок (со стороны резака). Преимущество подобной системы заключается в возможности при необходимости удлинить или укоротить конструкцию без ощутимой потери мощности, прочности и электрического контакта.

Износ сопла заключается в нарушении его геометрической формы, что негативно влияет на качество реза. Износ же катода приводит к выработке стержня (допустимая глубина выработки – не более 1,5 мм), в результате чего может произойти пригорание катода к головке плазмотрона и его (плазмотрона) перегрев.

При минусовых температурах необходимо соблюдать определенные меры предосторожности. Поскольку в ресивере и шлангах образуется конденсат, который в случае замерзания может вывести из строя оборудование, то после окончания работ шланги обязательно продувают, а сам компрессор хранят в помещении с плюсовой температурой.

Особенности технологии плазменной резки металлов

Плазменная резка представляет собой особый вид резки металлов, при котором вместо обычного резца используется струя плазмы. Это современная и эффективная технология.

Особенности принципа технологий и действия плазменной резки металлов

Между электродом и соплом, через которое подается газ, возникает электрическая дуга. Зажигание дуги объясняется высоковольтным импульсом или коротким замыканием, которое возникает между листом обрабатываемого металла и форсункой. В сопло установка подает газ под довольно большим давлением, из-за наличия электрической дуги газ превращается в струю плазмы, которая выходит из аппарата с огромной скоростью – от 500 до 1500 м/с.

Данная технология позволяет разрезать даже толстые листы металла, до 220 мм. Форсунки являются одним из ключевых аппаратов в работе установки. Они охлаждаются воздушным или жидкостным методом. Лучше использовать форсунки, которые обладают воздушным охлаждением. Они более надежные, а жидкостные форсунки обычно используют в установках большой мощности, так как инструменты такого рода обеспечивают лучшее качество обработки.

В технологии плазменной резки используется несколько видов газов. Все газы делятся на активные, среди которых кислород и воздух, и неактивные, среди которых азот, водород и аргон.

Плазменная резка на основе активных газов применяется для резки черных металлов и их сплавов, а на основе неактивных – для резки цветных металлов.

Преимущества технологии плазменной резки металлов

В последнее время технология плазменной резки используется все чаще. Причиной этому служит множество преимуществ данного метода, среди которых:

С помощью струи плазмы можно обрабатывать все виды металлов – черные, цветные, тугоплавкие и их сплавы.
При работе на поверхности металла возникает очень малый нагрев разрезаемой головки, что исключает деформацию заготовки.
Плазма режет металл с огромной скоростью, которая в несколько раз превышает скорость газопламенной резки.
Плазма также обеспечивает хороший результат – поверхность разреза чистая и гладкая.
Благодаря современному оборудованию для плазменной резки есть возможность осуществлять сложные фигурные вырезки с высокой точностью.
Нет никаких ограничений – можно вырезать любые детали.
Процесс совершенно безопасен, исключена возможность пожара или взрыва.

Разновидности технологий плазменной резки

Плазменная резка может быть нескольких типов. Зависит это от того, в какой среде происходит процесс резки.

В соответствии со средой можно использовать следующую классификацию:

Простая резка металлов. Это процесс, при котором используется электрический ток, воздух или азот. В данном случае длина электрической дуги довольно ограничена. Такой метод используется при резке листов металла толщиной около 10 мм. Подойдет для обработки низколегированной и мягкой стали. После разреза кромка изделия очень ровная, без заусениц. В металлической заготовке после резки наблюдается пониженное содержание азота.
Резка с применением защитного газа. В качестве защитного газа может быть использован плазмообразующий. Такой метод очень востребован, так как срез защищен от воздействия окружающей среды и качество металла после обработки улучшается.
Резка с использованием воды. Вода необходима для защиты металла от воздействия атмосферы.

Кроме того, резка плазмой может быть поверхностной или разделительной. Разделительная используется чаще. Классификация процессов ведется также по способам. По такому признаку резку можно разделить на резку дугой и струей.

Резка дугой необходима при разрезании металла, когда материал выступает в качестве электроцепи. При резке струей металл не является частью цепи, дуга образуется между электродами.

Самое современное оборудование для резки металлов будет представлено на ежегодной выставке «Металлообработка». Выставка пройдет в Москве, в ЦВК «Экспоцентр».

Выставка является международной и полностью отражает состояние металлургии и металлообрабатывающей отрасли в России и мире. Экспозиции будут посвящены современному металлургическому оборудованию и новейшим технологиям обработки металлов.

Плазменная резка и ее особенности

КОГДА РЕЗАТЬ ЛУЧШЕ ПЛАЗМОЙ. ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА И ЕЕ ОСОБЕННОСТИ

Резать металл – ответственная задача. Часто эта задача сопряжена с рядом переменных, которые необходимо учитывать. Это и толщина металла, и сам материал заготовки, и экономические показатели, и объемы резочных работ. Все это составляет поле вопросов, которые в этом тексте, предлагаемом ниже, мы постараемся для вас осветить. Или, по крайней мере, сделать более понятными. Таким образом, в этом тексте вы найдете ответы на такие вопросы:

• какие существуют способы, чтобы резать металл;
• когда лучше применить тот или иной способ металлорезки;
• какой способ более экономичный, а главное – при каких условиях;
• когда вам точно не понадобится плазменная резка;
• а когда без плазменной резки вам не обойтись;
• если плазменная резка, то как делать правильно;
• какие есть “подводные камни” при плазменной резке.

Может, просто болгаркой, а?

Главный вопрос, который зададим перво-наперво: резать вам надо много и регулярно или нет? Если немного и нерегулярно, то вполне вероятно, что аппарат плазменной резки в вашем случае может и не окупиться. Ведь стоимость такого аппарата (говорим о мобильных, а не о стационарных) все-таки будет побольше, чем цена на болгарку по металлу. Другими словами, если резать металл вам требуется в быту – например, как это часто бывает, какую-нибудь металлическую трубу на даче, – тогда имело бы смысл обратить внимание на хорошую УШМ (те же Makita, сервисом по которым мы также занимаемся и можем порекомендовать).

Болгарка в ряде случаев действительно хороша, и ее достаточно. Но только при а) грубой резке и б) в быту. После болгарки заготовку надо хорошенько зачищать, это известный эксплуатационный момент. Но зачищать надо только тогда, когда надо качественный ровный, гладкий срез. Не всегда такой требуется. Часто надо отрезать и отрезанное приварить к другой детали. В таких ситуациях УШМ будет хватать вполне.

Но с болгаркой при этом есть несколько “но”, они связаны с техникой безопасности. Даже профессионалы предупреждают: болгарку можно назвать капризным инструментом. С болгаркой три опасных момента: 1) даже защитные очки могут не защитить от летящих стружек, 2) с самими болгарками обычно ничего не случается – случается с режущими дисками, которые часто имеют привычку клинить, рваться на куски и разлетаться, 3) во внештатных ситуациях с дисками болгарку трудно удержать.

То есть, даже при бытовой резке металла часто есть смысл рекомендовать более надежное и технологичное оборудование, чем обычная УШМ. Пока не касаясь других особенностей, которые имеетручная плазменная резка металла, отметим, что в плане безопасности “плазма” несравненно лучше по отношению резки болгаркой. И шлаков нет, и среду не загрязняет, и безопасно. Вопрос стоит тогда, как вы понимаете, только в цене.

А если газовым резаком?

Газокислородной резкой резать металл будет, пожалуй, побыстрее. Но вопрос по качеству реза остается: и рез от болгарки, и рез после газовой резки – это черновые резы, их надо обрабатывать. А это время, а время – это деньги. Газовым резаком и болгаркой можно резать металл в качестве подготовительной обработки – с тем, чтобы заготовку потом зачищать.

При газосварке, конечно, возникают свои проблемные вопросы. Главный из них – деформация металла, с чем вообще связана термическая обработка металлических изделий. Газовая резка – это и окислы, и окалина. Можно, конечно, подобрать такие характеристики газовой резки, что окислов и окалины будет меньше, но целиком от них избавиться невозможно. Они сопутствуют газовой резке неизбежно.

Кроме того, не всегда есть желание хранить газовые баллоны, тем более что их два – один с кислородом (режущий газ), второй с другим горючим газом. Хранение газобаллонов существенно повышает ступень опасности при использовании кислородной резки металла.

Хорошо, какие еще есть способы?

Остальные способы резки металла (далее мы назовем их три) отличаются следующими характеристиками: 1) оборудование для них более дорогое, 2) они не в последнюю очередь рассчитаны на серийную резку, или по крайней мере резку больших объемов, 3) отличаются высокой точностью.

Таким образом, другие способы резки, кроме кислородного и механического, будут для вас актуальны, если: А) надо точность реза и чтобы рез был качественным, Б) если объемы металлорезки будут все же побольше, чем “дачно-бытовые”. А также: В) если есть некоторый бюджет на приобретение такого резочного оборудования.

Итак, резать металл также можно:
• лазерной резкой (режет лазерный луч);
• гидроабразивной (струя воды с добавленным абразивным материалом);
• плазменной (принцип плазменной резки: режет плазмой – ионизированным газом).

Если вы дошли до этого места в тексте, значит, для вас действительно важно выбрать способ резки металла, который обеспечивал бы качественный рез и высокую скорость. Ниже – информация о том, чем различаются три названные способы, а также:
• какой способ более дорог, а какие – более дешев;
• какие металлы можно резать одним способом, и нельзя – другим.

Продолжаем сравнивать

Скорость. Плазменная более продуктивная (технология плазменной резки – одна из наиболее передовых). Плазма режет и быстрее лазера (хотя тут есть нюансы), и однозначно быстрее водноабразивной резки. Это существенная характеристика, и по этой характеристике воздушно-плазменная выигрывает однозначно, настолько выразительно преимущество по скорости резки. А скорость – это значит, какие объемы металла вы сможете разрезать за единицу времени. Если объемы большие – плазменная резка очевидно лучше.

Металлы. Лазерная хороша, если надо раскроить металл фигурно, но подойдет лазер не для всех металлов. Например, плохо идет с лазерной резкой раскрой нержавеющей стали и алюминия (потом что это отражающие металлы, ни плохо соотносятся с воздействием лазера). Водноабразивная металлорезка также имеет свои ограничения на работу с рядом металлом – например, водой нельзя резать ржавеющие металлы. Отметим, что ручная плазменная резка металлане ограничена названными для лазера и водоабразива ограничениями.

Цена. Оборудование для лазерной резки – дорогое. Оно и понятно, поскольку главным образом резка лазером – для фигурных вырезов, которые очевидно более специфичны. Оборудование для водно-абразивной резки – также из дорогого ценового сегмента. Плазмотроны – значительно дешевле и лазерного, и водноабразивного резочного оборудования. То есть, и здесь технология плазменной резки, как оказывается, имеет свои плюсы.

Плазменная резка – это.

• Это большая скорость по сравнению с большинством способом резки металла.
• Это возможность резать и черные металлы, и цветные – различается тогда только используемый газ: активные газы (кислород или сжатый обычный воздух) для первых и аргон, водород или азот – для вторых.
• Это высокая точность, а также возможность вырезать сложную форму или нестандартное по форме отверстие (прямой конкурент лазерной резки).
• Это щадящий режим в отношении металлической заготовки:технология плазменной резки подразумевает, что деталь не деформируется вследствие термического воздействия.
• Да, это оборудование, которое стоит дороже, чем болгарка или переносной газосварочный пост, но оно того стоит.
• Это способ, у которого принцип плазменной резки – обжатие газом дуги и ионизация дугой газа.

Резать плазмой надо так

Металлорезка плазменным способом – это высокотехнологичный процесс. А это подразумевает учет ряда моментов, которые обуславливают продуктивное течение процесса резки. Что это за моменты?

• Выбор плазмотрона надо начинать, обращая внимание на такой показатель, как Продолжительность включения. Она может быть и 20%, и 80%. ПВ измеряется в процентах и показывает, какой процент времени аппарат способен работать в непрерывном режиме (20% – 1 мин. из 5-ти, 80% – 4 мин. из 5-ти). Не рекомендуется эксплуатировать плазмотрон (как и любое электрооборудование) на максимуме, следует оставить “дельту”, чтобы не вывести аппарат из строя.

• Учитывайте возможность приобретения расходников: насколько они доступны, где можно покупать, сколько стоят, какие расходные материалы качественные. “Расходников” для плазмотронов – не так много, в первую очередь это сопла (разного диаметра) и катоды. Использование хороших расходников может существенно повлиять на конечную цену плазморезки. Технология плазменной резки подразумевает использование качественных расходников.

• Для плазменной резки потребуется газ, поскольку таков принцип плазменной резки. Газом может быть или обычный сжатый воздух, или более специфичные газы (аргон, водород и др.). Подбор газа зависит от того, какое термическое воздействие нужно и на какой металл. Кроме того, не забывайте: если плазмой будете резать при холодных погодных условиях, обеспечьте воздухоподготовку в зимних условиях.

Резюмируем

Ручная плазменная резка металла имеет ряд преимуществ. Более подробно они описаны выше, здесь только по пунктам.

• Плазморезка – более быстрая, позволяет резать большие объемы металла, экономит ваши деньги на скорости и объемах.
• Режет те металлы, с которыми ряд других способов резки не справляется (и черные, и цветные), стоит только поменять газ.
• Оборудование кажется дорогим только если сравнивать с ценой болгарки или газосварочного поста, а сравнивая с другими, такими же точными способами, цена не кажется уже такой высокой.
• По точности соперничает с лазерной, но не имеет ограничений по толщине (как у лазерной) и стоит заметно меньше.
• Не деформирует металлическую заготовку, термическое воздействие осуществляется только в области реза, не возникает ни окислов, ни окалины.

Выбирая оборудование для металлорезки, возможно, вам может даже понадобится использование разных резочных способов. Каждый из них ориентирован на свои задачи и вполне может сочетаться с другими. В одном случае надо черновая резка, в другом – точная и более быстрая. В этом тексте мы попытались дать максимально полную картину по способам резки металла, а также показать, какие бесспорные плюсы есть у воздушно-плазменного способа резки. Делайте свой выбор осознанно и опираясь на знания!

Специалисты компании Земля Сварщиков с радостью помогут выбрать максимально соответствующий вашим запросам аппарат для плазменной резки, способный решить поставленные задачи с высочайшей эффективностью.

Плазменная резка металла: особенности и преимущества метода

Существует множество способов раскроя металлоизделий. Если в приоритете оперативная обработка при относительно низких затратах, поможет плазменная резка металла. Мощность и, соответственно, производительность специализированного оборудования в 6–7 раз выше, чем у традиционной газопламенной горелки. Качество реза сопоставимо с передовой лазерной технологией, при этом цена более выгодная.

Резка металла плазмой — разновидность термического раскроя. В качестве резца выступает плазменная струя — скоростной поток ионизированного раскаленного газа. Если не вдаваться в научные тонкости, плазма представляет собой концентрированный источник тепла, температура которого может достигать 30 000 °С. За счет этого удается резать материалы, с которыми не справляется обычная кислородная горелка.

Основные преимущества плазменной резки

Универсально. Материалы — черные и цветные металлы, их сплавы, углеродистые, легированные и другие стали. Изделия — лист, труба, профиль, заготовки, детали.
Оперативно. При резке элементов малой и средней толщины (до 50 мм) скорость работ в 25 раз выше, чем у газопламенной резки.
Качественно. Одновременно с резкой плазма выдувает излишки расплава. Локальный нагрев исключает тепловую деформацию вокруг зоны воздействия.
Точно. С помощью профессионального оборудования можно выполнять прямые и криволинейные резы, делать отверстия, в том числе сложной формы.
Выгодно. Цена плазменной резки металла во многом зависит от применяемого газа, для большинства металлоизделий подходит абсолютно бесплатный воздух.

Особенности технологии

Для образования высокотемпературной и высокоскоростной плазменной дуги (или струи) применяется плазмотрон — генератор плазмы. Сначала оборудование формирует рабочую электрическую дугу — ее температура составляет около 5000 градусов. Затем в сопло аппарата поступает газ — при взаимодействии с электрической дугой он ионизируется и преобразуется в плазму с температурой около 30 000 градусов. В дополнение к высокой температуре поток имеет высокую скорость — 500–1500 м/с. Дуга (или струя) с такими характеристиками справляется с резкой металла толщиной до 200 мм.

Эффективность сочетается с качеством — поток плазмы выдувает из полости реза излишки расплава, поэтому на кромках почти нет окалины и грата (наплава). К тому же за счет высокой концентрации плазмы металл нагревается локально, даже в непосредственной близости от линии реза нет теплового напряжения и деформации.

Оборудование для плазменной резки

По принципу действия плазмотроны делятся на два вида:

дуговой плазменный резак прямого действия формирует дугу между своим электродом и токопроводящим металлическим изделием. У прямой дуги максимально высокий КПД, поэтому плазменно-дуговая резка оптимальна в промышленных масштабах;
струйный плазменный резак косвенного действия образует собственную рабочую дугу между электродом и соплом. Обрабатываемая поверхность в цепь не включена, поэтому резка плазменной струей менее эффективна. Основные сферы применения — тонкие металлоизделия, материалы с низкой проводимостью, диэлектрики.

Также оборудование различается по назначению:

бытовые плазмотроны легкие и компактные, но производительность невысокая. Мощности хватает на резку деталей толщиной 15–20 мм. Средняя скорость распила — 6 м/мин. Держать ручной аппарат приходится на весу — даже опытному оператору сложно добиться высокого качества кроя. Зачастую на краях видны неровности, наплывы, следы рывков;
промышленные плазмотроны представляют собой мощные высокопроизводительные агрегаты. Как правило, они входят в состав автоматических линий, где с помощью ЧПУ можно программировать самый сложный раскрой. Благодаря гибким настройкам на одном аппарате возможна осуществлять плазменную резку листа, трубы и других прокатных изделий. Точная обработка позволяет соблюсти регламенты ГОСТ по всем основным критериям — перпендикулярности, угловатости, оплавлению верхнего края, шероховатости.

Ясно, что кустарная резка ручным аппаратом не дает гарантии качества. Если нужна точная и оперативная металлообработка (особенно в больших масштабах), стоит обратиться в специализированную фирму с мощной технической базой.

Плазменная резка металла в NAYADA

Наша компания — профессионал в сфере обработки металла, в комплекс услуг входит и плазменная резка. Сотрудничаем с клиентами из Москвы, Подмосковья и других регионов страны — готовые изделия развозим по столице и области (есть свой автотранспорт), организуем доставку по России через надежную ТК.

Работаем со всеми металлами, сплавами, сталями. Режем листовые, трубные и другие изделия толщиной до 100 мм. Техническая база — мощный плазморез прямого действия КЕДР CUT-60G. Оборудование подходит для особо твердых сталей толщиной до 20 мм, может кроить сетчатые и перфорированные изделия. Работы ведутся оперативно — за счет мощного воздушного охлаждения аппарату не требуются длительные перерывы. Для сложного раскроя плазморез подключается к автоматической системе с ЧПУ.

Чтобы заказать услуги плазменной резки или проконсультироваться с технологом, позвоните нам, закажите обратный звонок или заполните форму обратной связи на сайте.