Плазменная резка металла: виды и принцип действия, устройство плазмотрона, видео технологии резки плазмой

Еще совсем в недалеком прошлом для того, чтобы разрезать металл, приходилось прибегать к совершенно неудобным громоздким аппаратам, работающим на газе.

При этом такие резаки не всегда могли справиться с поставленной задачей.

На сегодняшний день как на небольших предприятиях, так и на промышленных объектах широко используется плазменная резка, с помощью которой можно максимально точно обработать металл любой конфигурации и толщины.

Принцип действия плазменной резки

Плазменная резка – это разделительная обработка металла с помощью термического процесса. Роль режущего инструмента здесь играет струя низкотемпературной плазмы.

Принцип действия плазменного аппарата:

1. Между разрезаемым металлом и электродом или соплом плазмотрона создается электрическая дуга с температурой в 5000С.
2. В сопло под давлением поступает газ, за счет чего температура электрической дуги повышается до 20 000С.
3. Газ ионизируется и преобразуется в высокотемпературный газ или низкотемпературную плазму.
4. От нагретой дуги возрастает ионизация, и температура газовой струи повышается до 30 000С. Во время этого процесса поток плазмы обладает высокой теплопроводностью и ярко светится.
5. Плазма со скоростью в 500–1500 м/с проистекает из сопла, попадает на подготовленный металл, разогревает его и плавит в месте разреза.

Более наглядно процесс резки металла с помощью плазмотрона можно посмотреть по видео.

Виды плазменной резки

Плазменная резка металла бывает нескольких видов:

1. Простая. При таком способе используется электрический ток и воздух.

   Длина электрической дуги во время такого процесса ограничена, поэтому при толщине листа в несколько миллиметров обработка поверхностей сравнивается с резкой лазером.

   Простой способом применяется для обработки только мягкой или низколегированной стали. При разрезе материала заусенцы не образовываются, кромка остается ровной. Иногда вместо воздуха может применяться азот.

2. С применением воды. Во время резки вода используется для охлаждения плазмотрона и защиты среза от негативного влияния окружающей среды. Кроме этого, водой поглощаются все вредные испарения.
3. С использованием защитного плазмообразующего газа. Срез во время такой резки защищен от окружающей среды, поэтому качество разрезания металла увеличивается.

Также резать металл можно с помощью дуги или струи. В первом случае обрабатываемый материал является частью цепи, во втором – дуга образовывается между электродами.

Устройство для плазменной резки металлов

Главным элементом оборудования является плазменный резак, который называется плазмотроном. Его основные составляющие:

1. Электрод, который расположен в тыльной части камеры. Он образовывает электрическую дугу.
2. Сопло отвечает за форму потока плазмы и ее скорость.
3. Термостойкий изолятор расположен между соплом и электродом.

Кроме плазматрона, устройство для резки металла оборудовано:

• компрессором или газовым баллоном;
• источником питания;
• набором шлангов или кабелей, предназначающихся для соединения плазматрона с компрессором и источником питания.

Так как с помощью аппарата работать приходится на весу, рез может получиться неровным. Поэтому для улучшения качества резки рекомендуется использовать подставки или специальные упоры, которые надеваются на сопло.

На видео можно посмотреть, как режется материал с помощью плазмотрона.

Преимущества и недостатки плазменной резки

По сравнению с лазерной резкой, работы по резке металлов с помощью плазмы имеют много достоинств:

1. Материал можно точно и быстро разрезать независимо от того, какой он толщины.
2. С помощью плазмы разрезается любой металл: тугоплавкий, черный, цветной.
3. Аппаратом для плазменной резки можно обрабатывать не только металл, но и другие материалы.
4. Плазмотроном легко режутся материалы различной ширины и под углом.
5. Во время работ в воздух практически не выбрасываются загрязняющие вещества.
6. Изделия получаются практически без загрязнений и с наименьшим количеством дефектов.
7. Плазмотроном можно выполнять художественные работы. С его помощью доступна художественная резка деталей, сложная фигурная резка.
8. Так как металл перед работой прогревать не нужно, сокращается время прожига.

Как и любой аппарат, наряду с преимуществами, плазмотрон имеет свои недостатки:

• необходимость соблюдения правила обслуживания;
• большой шум, создаваемый аппаратом во время его работы;
• толщина разрезаемого металла не должна быть более 10 сантиметров;
• высокая стоимость плазмотрона.

Технология плазменной резки

Перед первым использованием плазмотрона рекомендуется посмотреть видео и изучить, как проходит весь процесс.

1. Горелка плазмы размещается близко к краю заготовки.
2. Включается кнопка «Пуск». После этого сначала зажжется дежурная дуга, а затем режущая.
3. Горелку по обрабатываемому материалу следует вести медленно, с наклоном в 90 градусов.
4. С помощью контроля за появлением брызг регулируется скорость разрезания. Если с другой стороны металла брызг нет, то материал полностью разрезать не удалось. Причинами могут быть: неправильный угол наклона горелки, низкий ток, высокая скорость аппарата.
5. После завершения процесса горелку необходимо наклонить, так как еще какое-то время будет идти воздух.

Если во время работы по какой-то причине погаснет плазменная дуга, то подачу газа нужно прекратить, затем аппарат заново включить и начать обработку.

Несколько полезных советов

Перед началом работ на аппарате для плазменной резки металла следует тщательно изучить схему подключения и проверить исправность шлангов и кабелей.

Качество резки напрямую зависит от типа и конфигурации сопла. Его диаметр влияет на формирование дуги и скорость ее образования, а также на ширину реза и объем пропускаемого газа или воздуха. Поэтому после применения сопла с правильно подобранным диаметром, можно получить качественный и чистый срез с ровными краями.

Для улучшения режущих характеристик длину сопла можно увеличить, а также его в любой момент можно поменять.

Чтобы в результате работы материал не деформировался, не было заусениц и окалин, необходимо правильно рассчитать ток. Для этого сначала подается высокий ток и делается пара надрезов. По полученному результату будет видно — оставить ток высоким или нужно его снизить.

Конечно, цена на оборудование для плазменной резки достаточно высокая. Однако приобретенный аппарат довольно быстро окупится, поэтому при покупке его стоимость не должна быть определяющим фактором.

Источник:

Ручной аппарат для плазменной резки металла

Обычные сварочные аппараты не удобны при резке металлов и требуют особых навыков и практики у человека, использующего их для проведения работ по раскрою. Плазменные устройства более удобны и просты в эксплуатации.

Первые модели плазменных резаков использовались исключительно в промышленных целях: машино- и судостроении, изготовлении металлоконструкций и т. д., то современный плазморез можно встретить и в обычном гараже используемую для личных нужд.

Аппарат для плазменной резки металла позволяет точнее управлять технологическим процессом, а также значительно облегчает проведение работ.

Что такое плазморез, что им можно делать

Переносная ручная плазменная резка металла в бытовых целях используется в основном во время капитального строительства. Плазморез позволяет заменить малоэффективную и опасную болгарку. С помощью плазмореза можно раскраивать необходимый листовой металлопрокат и трубы.

Еще одна сфера, где пригодится ручной аппарат плазменной резки металла — это художественная обработка материала.

Точность, простота в эксплуатации и доступность использования плазменной установки практически в любых условиях, позволяет использовать оборудование в следующих целях:

1. Промышленность — аппарат воздушно-плазменной резки металла в основном применяется в случаях, где существует необходимость в быстром разрезании любого токопроводящего материала. В промышленных целях используют не только аппарат для ручной плазменной резки металла, но и специальные плазменные станки позволяющие автоматизировать и сократить время выполнения работ.
2. Бытовые цели — в этой сфере оборудование для ручной плазменной резки металла пока не получило широкого распространения. В основном это связано с тем, что ручные плазморезы сравнительно недавно поступили в свободную продажу. В основном применение плазмореза в бытовых целях связано с фигурной резкой металла. Некоторые строительные бригады используют оборудование во время кровельных, сантехнических и других работ.

В зависимости от основного назначения, аппарат для резки металла плазмой может отличаться техническими характеристиками и возможностями. Перед выбором плазменного оборудования следует определиться, как именно будет использоваться резак.

Принцип работы плазмореза, как устроен плазморез

Воздушно-плазменная резка основана на принципе подачи разогретого воздуха под давлением на обрабатываемую поверхность. Что такое плазма — это воздух, который разогревается до температуры 25 – 30 тыс. градусов с помощью электрической дуги.

Что происходит при этом? Принцип действия плазмореза основан на изменении свойств воздуха при его моментальном разогревании до максимально высоких температур. В этот момент воздух ионизируется и благодаря этому начинает пропускать электрический ток.Двойное воздействие плазмы и электричества позволяет ускорить процесс резки металла.

Чтобы это стало возможным в конструкцию резака входят следующие узлы:

• Плазмотрон — это резак, с помощью которого и выполняются все основные задачи. Устройство горелки плазмореза может быть прямого и косвенного воздействия:
  1. Плазморез прямого воздействия используется для обработки токопроводящих материалов, в таких случаях заготовка включается в электрическую цепь и отвечает за возникновение искры.
  2. Плазморез косвенного воздействия применяется в более дорогих и сложных устройствах и используется для обработки материалов, не проводящих электричество. Электрод в таких устройствах находится непосредственно в резаке.
• Сопло — одна из самых функциональных деталей плазматрона. В зависимости от диаметра сопла, плазморезом можно делать либо простые операции, либо сложную фигурную резку. Скорость разрезания материала в основном зависит от длины сопла. Максимальным считается соотношение 1,5; 1,8 к диаметру сопла.
• Электрод — используется в дорогих моделях плазморезов косвенного воздействия. Преимущественно электроды изготавливаются из гафния.
• Компрессор — чтобы трансформировать воздух в плазму необходимо не только довести его до определенной температуры, но и создать поток определенной скорости. Именно по этой причине для плазмореза нужен компрессор. К качеству компрессора предъявляются высокие требования. Так, чтобы была возможность производства плазмы, воздух в горелку должен подаваться сухой и без примесей машинного масла. Важным является обеспечение равномерного потока воздушных масс без пульсации. Ручные плазменные резаки по металлу со встроенным компрессором являются оптимальным вариантом, так как в них производитель установил оборудование полностью соответствующее требованиям для проведения работ. В плазморезах со встроенным компрессором по умолчанию установлен влагоочиститель или осушитель. Плазморез с компрессором обеспечивает максимальную производительность и увеличивает срок эксплуатации резака.

Для мощных промышленных устройств понадобится отдельно приобрести не только компрессор, но и осушитель воздуха. При выборе плазмореза необходимо проследить, чтобы параметры каждого из этих узлов подходили остальным устройствам.

Какой и как выбрать плазморез для дома

При выборе плазмореза для дома необходимо учитывать не только технические параметры и производительность самой установки, но и комплектующие устройства. Обратить внимание необходимо на следующее:

• Тип питания — оборудование может подключаться как к обычной сети в 220В, так и трехфазной в 380В. От этой особенности во многом зависит производительность плазмореза и скорость резки. Для бытовых нужд лучше выбрать ручной плазморез с тем типом подключения, который есть в наличии. Производительности бытовой модели работающей от розетки будет достаточно для проведения всех необходимых работ по дому.
• Параметры мощности — наиболее популярными для бытового применения являются модели с производительностью 60-90 ампер. Бытовые плазморезы легко справляются с толстым металлом толщиной до 3 см. Если планируется ручная резка металла до 100 мм плазмой, тогда лучше выбрать модели, выдающие на выходе 90-170 ампер.
• Продолжительность работы — этот коэффициент можно посмотреть в технической документации установки. Обычно он обозначается сокращением ПВ. Если указано соотношение 80%, тогда плазморезом надо пользоваться в течение 8 минут, не больше. Для бытовых нужд будет достаточно оборудования с индексом ПВ 50-60%.
• Сопло для плазмореза — скорость резки напрямую связано с соплом. На скорость раскроя влияет соотношение диаметра к длине сопла. Скорость резки также указывается в технической документации. Выбор комплектующих зависит от используемой силы тока. Чем больше диаметр сопла, тем больше может быть напряжение на выходе.
• Дополнительные расходники к плазморезу. Стол-копир для ручной плазменной резки позволяет выполнять самые сложные детали, если процесс поставлен на конвейер. Часто даже в домашних условиях требуется воссоздать точную копию сделанной заготовки, для этого и проведения остальных работ, и предназначен стол-копир. Помимо стола понадобится определиться с другими комплектующими и приспособлениями, предназначенными для проведения работ с помощью плазмореза.

Многие критерии критичные для промышленного оборудования практически не влияют на производительность бытовой модели. Продолжительности работы плазмореза с индексом ПВ 50% будет достаточно для проведения работ в доме. Промышленное оборудование обычно имеет коэффициент равный 100%.

Как правильно резать плазморезом

Правильно работать плазморезом можно научиться практически с первого раза. Качественный рез достигается благодаря практике. Основные принципы работы с плазменным оборудованием следующие:

• На начальной стадии работ в аппарат подается сжатый воздух под давлением.
• Выполняется несколько надрезов при более высоком токе, после чего его силу уменьшают до необходимых параметров.
• Разрез делают в соответствии с выбранными параметрами. Неправильно подобранная сила тока или скорость резки свидетельствует окалинами, которые появляются в процессе резки.
• Держак для плазмореза располагают под углом около 40 градусов.
• После окончания резки, на горелку будет еще какое-то время подаваться воздух для охлаждения нагретого элемента.

При работе с плазматроном необходимо соблюдать требования относительно использования средств индивидуальной защиты.

Потребуется одевать очки для плазменной резки и перчатки, даже если планируется использовать аппарат относительно короткое время.

Ручная газовая и плазменная резка металла, что лучше

Выбирая, что именно лучше следует учитывать цели, которые планируется достичь с использованием данной установки, желаемое качество выполнения работ и другие факторы.Минусами газовой резки является зависимость от баллонов, что не всегда удобно, а для бытовых условий заправить их часто проблематично.

Плазменная резка имеет свои минусы, связанные в основном с тем, что качество реза напрямую зависит от профессионализма мастера. Также подаваемый воздух должен соответствовать определенным критериям, что требует использования дополнительного оборудования.

При плазменной резке может понадобиться использовать не только очки для работы, но и респираторную маску, и другие средства защиты. Проводить работы в помещении без хорошей вентиляции запрещается.

Источник:

Плазмотрон: принцип работы и конструкция

Плазмотрон – это генератор плазмы, то есть такое техническое устройство, в котором электрический ток используется для образования плазмы, которая, в свою очередь, применяется с целью обработки материалов, например, для резки плазмотроном.

Первые плазмотроны появились в середине ХХ века, что было вызвано расширением производства тугоплавких металлов и необходимостью введения технологии обработки материалов, устойчивых в условиях высоких температур. Ещё одна причина появления плазмотронов – потребность в источнике тепла повышенной мощности.

Вот основные особенности современных плазмотронов:

• Получение сверхвысоких температур, недостижимых при использовании химического топлива
• Лёгкость регулирования мощности, пуска и остановки рабочего режима
• Компактность и надёжность устройства

Устройство плазмотрона

Устройство плазмотрона для резки металла представлено следующими конструктивными элементами:

1. Электрод/катод со вставкой из циркония или гафния – металлов с высокой термоэлектронной эмиссией
2. Сопло для плазмотрона, обычно изолированное от катода
3. Механизм для закручивания плазмообразующего газа

Сопла и катоды – это основные расходные материалы плазмотронов. При толщине обрабатываемого металла до 10 мм одного комплекта расходных материалов бывает достаточно для одной рабочей смены – восьми часов работы. Сопла и катоды плазмотронов, как правило, изнашиваются с одинаковой интенсивностью, поэтому их замену можно организовать одновременно.

Несвоевременная замена расходников может оказать большое влияние на качество реза: например, при нарушении геометрии сопла может возникнуть эффект косого реза, или на поверхности реза будут возникать волны.

Износ катода выражается в постепенном выгорании гафниевой вставки, выработка которой в объёме более 2 мм способствует пригоранию катода и перегреванию плазмотрона.

Таким образом, несвоевременная замена изношенных расходных материалов влечёт за собой более скорый износ и остальных комплектующих плазмотронов.

Для защиты плазмотрона от брызг расплавленного металла и металлической пыли в процессе работы, на него надевают специальный кожух, который необходимо время от времени снимать и очищать от загрязнений.

Отказ от использования защитного кожуха приводит к риску негативного влияния вышеуказанных загрязнений на качество работы плазмотрона и даже к его поломке.

Кроме очистки кожуха, время от времени стоит чистить и сам плазмотрон.

Разновидности плазмотронов для резки металлов

Все существующие плазмотроны делятся на три большие группы:

I.            Электродуговые

II.            Высокочастотные

III.            Комбинированные

Электродуговые плазмотроны оснащены как минимум одним анодом и катодом, подключёнными к источнику питания плазмотрона постоянного тока. В качестве хладагента таких устройств используется вода, которая циркулирует в охладительных каналах.

Существуют следующие разновидности электродуговых плазмотронов

• Плазмотроны с прямой дугой
• Плазмотроны с косвенной дугой (плазмотроны косвенного действия)
• Плазмотроны с использованием электролитического электрода
• Плазмотроны с вращающимися электродами
• Плазмотроны с вращающейся дугой

Высокочастотные плазмотроны не имеют ни электродов, ни катодов, ведь для связи такого плазмотрона с источником питания используется индуктивный/ёмкостной принцип. Из этого следует, что высокочастотные плазмотроны делятся на индукционные и ёмкостные.

Принцип работы плазмотронов высокочастотной группы требует того, чтобы разрядная камера таких устройств была выполнена из непроводящих материалов, и в качестве таковых обычно используются керамика или кварцевое стекло.

Так как поддержание безэлектродного разряда не нуждается в электрическом контакте плазмы с электродами, в плазмотронах такого типа используется газодинамическая изоляция стенок от плазменной струи, что даёт возможность избежать их перегрева и ограничиться воздушным охлаждением.

Комбинированные плазмотроны работают при совместном действии ТВЧ – токов высоких частот – и горении дугового разряда, в том числе с его сжатием магнитным полем.

Кроме общей классификации плазмотронов на электродуговые, высокочастотные и комбинированные, такие устройства можно разделять на группы по многим принципам: например, в зависимости от типа охлаждения, по способу стабилизации дуги, в зависимости от типа электродов или используемого тока.

Система стабилизации дуги в процессе работы плазмотрона

В зависимости от способа стабилизации дуги, все плазмотроны делятся на газовые, водяные и магнитные. Надо сказать, что система стабилизации дуги является очень важной для процесса функционирования плазмотрона, ведь именно она обеспечивает сжатие столба и его фиксацию по оси электрода и сопла.

Самая простая и распространённая система стабилизации дуги – газовая. Её принцип работы заключается в охлаждении и сжимании стенок столба дуги внешним, более холодным плазмообразующим газом. Водяная система даёт возможность достичь большей степени сжатия и поднять температуру столба дуги до 50000 градусов.

Плазмотроны такого типа используют графитовый электрод, подающийся в меру его сгорания, поскольку пары воды вблизи электрода обеспечивают повышенную скорость этого процесса. По сравнению с этими двумя системами стабилизации, магнитная стабилизация дуги считается менее эффективной, однако её преимущество заключается в возможности регулировки степени сжатия без потерь плазмообразующего газа.

Источник:

Использование плазмы для резки металлолома

Плазма является высококонцентрированным источником тепловой энергии, которая с успехом применяется для разделительных операций с различными металлами. Во многих случаях резка плазмой считается более эффективной технологией разделки металлолома, поскольку не нуждается в кислороде и горючих газах, а также позволяет эффективно разделять металл в различных условиях своего применения.

Мобильная установка для резки нержавейки

Сразу хочется сказать о плюсах такого оборудования, как мобильная ручная плазморезка, применительно к теме — лома и ломозаготовки цветных металлов, а конкретнее лома нержавейки.

Часто в металлолом идут емкости из нержавейки — это могут быть обычные пивные кеги (которые необходимо утилизировать — порезать и превратить изделие в лом), другие емкости — ж/д цистерны из нержавейки, пищевые емкости, огромные цистерны на химических заводах и другое.

Все эти емкости необходимо демонтировать на месте, «покрошить» для перевозки. Для резки таких изделий обычное оборудование, которым режется черный лом — кислород и пропан, не подойдет, т.к. нержавеющая сталь относится к жаропрочным сталям и температуры кислорода с пропаном будет недостаточно.

В этом случае на помощь придет мобильная установка плазменной резки.

С ее помощью легко можно резать нержавейку толщиной до 5мм, если требуется работа с более толстыми листами, то нужно подбирать под каждую задачу свою установку. Т.к. как оборудования подобного рода имеет высокую цену, то для начала (для демонтажа единичного объекта, где требуется порезать емкости) лучше поискать плазморезку в аренду.

Конечно, резка емкостей из нержавейки это не единственное преимущество плазменной установки, скорость резания, работа с более толстыми листами металла — вот основные преимущества «плазмы».

Но есть и недостатки — это массивность дополнительного оборудования, а также обязательное наличие компрессора, в некоторых случая резка плазмой будет обходиться дороже, поэтому, если есть возможность, то дешевле будет резать обычным резаком — кислородом.

Принцип резки металлов высококонцентрированной плазмой

Для локального повышения температуры в зоне плазменного столба необходим мощный источник энергии (им в большинстве типов промышленных установок является обычный сварочный генератор и концентрированный поток окисляющего газа), а также герметичный объём, где возбуждается разряд.

Последовательность резки металла при газовой и плазменной резке разная. В первом случае резак имеет в своём составе две коаксиально размещённых трубы.

Через одну из них – внешнюю – под большим давлением прокачивается инертный газ (это может быть аргон или двуокись углерода), задача которого – сжать поток пламеобразующего газа – кислорода, который в это же время подаётся по внутренней трубе плазмотрона.

Такая конструкция ограничивает неконтролируемое распространение пламени по разделяемой поверхности, повышает энергетические характеристики источника тепла, и исключает оплавление кромок разрезаемого фрагмента лома.

В стационарных аппаратах современного типа перемещение инструментальной головки может программироваться, в зависимости от конфигурации исходного изделия. Резка на плазме при помощи плазменных резаков переносного типа производится перемещением инструментальной головки самим оператором.

В электрических плазмотронах сжатие столба дуги производится поперечным потоком среды-диэлектрика (чаще всего ею является индустриальное масло, хотя может быть и вода). Для создания больших давлений, которые достигают 5…10 ат, в комплектацию электрического плазмотрона входит также соответствующая насосная установка.

Это снижает компактность оборудования, поэтому плазменные резаки с применением электрического дугового разряда применяются на специальных участках, для разделки особо крупногабаритных фрагментов лома (размерами более 200 мм).

Их преимущество – высокая производительность процесса, которая достигает по стали 20000 мм3/мин, а при пониженных требованиях к точности – и 40000 мм3/мин.

Для резки лома чугуна, алюминия и других цветных металлов постепенно приобретает распространение технология мультиплазмирования, для которой характерно возбуждение электрического разряда в водной или спиртсодержащей среде. Соответствующие аппараты отличаются компактностью, однако требуют высококвалифицированного обслуживания и настройки.

Независимо от конструкции, аппарат для резки металла плазмой создаёт в рабочей зоне локальные температуры от 6000 до 200000С, чего достаточно не только для размерного плавления наиболее тугоплавких металлов, но и для размерного испарения частиц, которые выносятся потоком среды из зоны разделения.  Скорость потока при этом достигает 500…1000 мс.

Конструкции и работа плазменных резаков

Основным узлом газовых плазменных резаков является инструментальная головка. Она включает в  себя:

1. Защитный внешний кожух их жаропрочной стали.
2. Сопло (в комплект к аппаратам входит несколько конфигураций, которые используются для плазменной резки различных профилей).
3. Охлаждающий узел, которым предотвращается перегрев катода.
4. Охладитель рабочего сопла, исключающий его тепловую деформацию, особенно при длительной резке.
5. Трубопроводы для подачи инертного и плазмообразующего газов.

Для стационарных установок плазменной резки в конструкции предусматривается подвижный стол, на котором закрепляется разрезаемый фрагмент металлолома. Такой стол имеет программируемое перемещение с задаваемой точностью и производительностью резки.

Все электрические дугоплазмовые резаки являются устройствами прямого действия, в которых возбуждаемая дуга включается в общую электрическую цепь. Безопасность их применения обеспечивается надёжной термоизоляцией токоведущих элементов установки от прочих деталей оборудования.

В качестве материала электрода используется графит марок МПГ иди ЭЭГ, хотя при малых требованиях к точности может применяться и медь. При постепенном повышении тока дуги происходит ионизация межэлектродного промежутка, и образующаяся плазма производит размерное разделение металла.

Сам процесс протекает в переносной герметизированной камере, которая перекрывает всю зону разделения, и препятствует снижению рабочего давления прокачиваемой рабочей среды. При понижении давления точность  такой резки  заметно снижается, а сам процесс превращается в размерное плавление металла.

Поэтому рабочее давление прокачки не может быть менее 3…4 ат.

Электродуговая резка плазмой – единственный способ резки лома твёрдых сплавов

Качество ручной плазменной резки зависит только от квалификации и выносливости оператора. Поэтому для облегчения условий его труда такие аппараты снабжаются комплектом переносных упоров. Упоры устанавливаются на сопло, вследствие чего отпадает необходимость в том, чтобы держать резак навесу.

Для работы плазменных резаков, использующих газовый способ инициирования плазмы, необходимо непрерывное поступление инертного газа (чаще – азота), при помощи которого из зоны реза удаляют грат и застывшие частицы металла. В качестве источника подачи таких газов используются либо баллоны, либо стационарная магистраль.

Все плазмотроны работают от электрического источника постоянного тока. Исключение составляет резка лома алюминия, которая ведётся на переменном токе.

Технические характеристики аппаратов плазменной резки

Ниже приведены сравнительные характеристики газовых плазменных резаков, способных разделять фрагменты лома чёрных и цветных металлов:

Модель	Способ возбуждения разряда	Наибольшая толщина резки, мм	Напряжение питания, В	Наличие компрессора	Мощность, кВт	Длинга шлинга, м	Рабочий ток, А
Сварог CUT70	Инвертор	До 20	380	—	9,5	1,5	20…60
FUBAG 65T	Выпрямитель	До 30	380	—	6,8	6	20…65
BRIMA CUT120	Выпрямитель	До 40	400	+	18,0	3	20…120

Для выбора подходящей модели плазмотронов, реализующих электрический способ возбуждения дуги, можно воспользоваться данными следующей таблицы:

Тип	Наибольшая толщина резки, мм	Напряжение питания, В	Рабочий ток, А	Потребляемая мощность, кВт
Telwin Plasma 34	До 6	220	5…25	6,5
DecA PAC1235	До 12	220/380	5…35	4,0
HyperthermHPR800	До 160	380	До 40	24,0

Источник:

Принцип и технология плазменной резки металла

Плазменная резка позволяет разрезать металл, но не резцом — этот агрегат имеет струю плазмы.

Суть работы плазморезки такова: между соплом, электродом или разрезаемым материалом образовывается электрическая дуга.

Из сопла выходит газ, он преобразовывается в плазму после воздействия электричеством.

Металл разрезается плазмой, температура которой может достигать 30 тыс. градусов.

В статье подробно рассмотрена технология плазменной резки металла, принцип ее работы и некоторые нюансы.

Виды плазменной резки

Резка металла с помощью плазмы бывает нескольких видов. Это зависит от того, в какой среде происходит процесс:

• Простой — при разрезании используется электрический ток, воздух, иногда вместо воздуха применяют азот. При таком способе длина электрической дуги ограничивается. Если толщина листа несколько миллиметров, то параллельность поверхностей можно сравнить с лазерной резкой. Данный параметр можно соблюсти, разрезая металл, толщина которого 10 мм. Такой способ применяется при разрезании низколегированной или мягкой стали. Кислород применяют в качестве режущего элемента. Кромка после разреза остается ровной, заусенцы не образовываются. Кроме этого, в обработанной кромке металла содержится пониженное содержание азота;
• С применением защитного газа — в качестве такого газа используются защитный, плазмообразующий. С применением такой резки качество разрезания металла увеличивается, так как срез защищен от воздействия окружающей среды;
• С водой — вода во время разрезания металла защищает срез от влияния окружающей среды, охлаждает плазмотрон, все вредные испарения поглощаются водой.

Плазменная резка может быть разделительной, поверхностной. Чаще всего применяют разделительную резку.

Также разделяют резку по способам: дугой — при разрезании металла материал является частью электроцепи и струей — при разрезании металл не является частью электроцепи, дуга образовывается между электродами.

Преимущества резки плазмой

Плазменная резка имеет свои плюсы перед лазерной резкой:

• плазморезкой можно обработать любой металл: цветной, черный, тугоплавкий;
• скорость разрезания проходит быстрее, чем работа газовой резкой;
• плазморезкой доступна художественная работа — заготовки можно делать любой геометрической формы, доступна фигурная резка повышенной сложности, художественная резка металла плазмой и деталей;
• независимо от того, какова толщина разрезаемого металла, можно разрезать заготовку быстро, точно;
• плазморезкой можно разрезать не только металл, но и материалы, не содержащие в своем составе железа;
• разрезание материалов с помощью плазмы проходит гораздо эффективнее, быстрее, чем обычная резка механическим способом;
• в сравнении с лазерной резкой, плазморезка способна обрабатывать листы материала большой ширины, под углом. Изделия получаются с наименьшим количеством дефектов, загрязнений;
• при работе в воздух выбрасывается минимальное количество загрязняющих веществ;
• перед тем, как разрезать металл, его не нужно прогревать, таким образом сокращается время прожига;
• безопасность во время плазменной резки на высоком уровне, так как нет необходимости использовать газовые баллоны, которые очень взрывоопасны.

Наряду с преимуществами плазморезка имеет некоторые недостатки:

• высокая стоимость плазмотрона;
• толщина металла, который можно разрезать плазмотроном, не должна быть более 10 см;
• во время работы агрегат издает большой шум, так как газ подается на высокой скорости, близкой к скорости звука;
• плазмотрон необходимо правильно обслуживать;
• к плазмотрону нельзя прикрепить резаки, чтобы металл обрабатывать вручную.

Принцип действия плазмотрона

Плазменная резка металла проводится своими руками, которые не имеют в этом деле большого опыта. В данном разделе рассмотрен принцип действия прибора для плазменной резки.

Если в наличии есть специальный аппарат, то с легкостью можно разрезать металл, плитку из керамики, дерево или пластик своими руками, доступна также фигурная резка.

Кроме этого, аппаратом можно производить сварку цветных, черных металлов, закаливать элементы, выполнять огневую зачистку или отжиг поверхностей, производить художественную резку.

В отличие от лазерной, принцип резки плазмой заключается в нагревании до высокой температуры места нагрева именно плазмой. Она образуется в сопле из пара. Сопло имеет узкий канал.

В нем образовывается электродуга. Пар проходит через канал под давлением, вместе с этим дуга охлаждается.

Пар при выходе ионизируется, затем возникает струя плазмы, имеющая высокую температуру — до 6 тысяч градусов.

Схемы и чертежи помогут разобраться в конструкции плазморезки и в принципах образования режущей струи.

При проведении работ плазма не нагревает большой участок материала. Место, где разрез делала плазморезка, остывает гораздо быстрее, чем резка лазерной, механической техникой.

Рабочая жидкость в плазморезке призвана охлаждать сопло и катод, так как это самые нагруженные части аппарата.

Дуга стабилизируется в результате определенного отношения катода, сопла с паром. Резервуар плазмотрона содержит специальный материал, который впитывает влагу.

Он помогает рабочей жидкости переноситься к нагревателю. На катоде образовывается отрицательный заряд, на сопле — противоположный, в результате возникает дуга.

При воздействии плазморезкой своими руками, как и при лазерной, механической резке, следует быть осторожным и соблюдать правила безопасности.

При проведении резки специалисты рекомендуют одевать защитный костюм, иметь специальный щиток, у которого стекла затемненные. Видео в статье наглядно покажет, как проводить резку.

Перед тем как приступать к работе, важно внимательно изучить схемы аппарата, осмотреть сопло, электрод, щиток на предмет закрепления.

Если они закреплены не надежно, работать плазморезкой нельзя. Также нельзя ударять аппаратом о металл с целью удаления брызг — так аппарат может повредиться.

Рекомендуется экономить материал при работе. Для этого не стоит часто зажигать плазменную дугу и обрывать ее.

Резка с помощью плазмы своими руками будет выполнена качественно, на срезе не будет окалины, заусенец, материал не деформируется, если при работе правильно рассчитать ток.

Чтобы это сделать, нужно применить действия, согласно схеме: подать высокий ток, произвести пару разрезов. По материалу будет видно, нужно снизить ток или оставить высоким.

Если для материала ток большой, то на нем будет образовываться окалина в результате его перегрева.

Технология работы плазморезкой

Перед тем как начать разрезание плазмой, стоит знать, как проходит весь процесс. В отличие от лазерной резки, горелку плазмы стоит разместить близко к краю материала.

После включения кнопки «пуск» будет зажжена сначала дежурная дуга, потом режущая. Горелку с режущей дугой необходимо медленно вести по материалу.

Для регулировки скорости разрезания, рекомендуется контролировать появление искр с другой стороны металла. Когда их нет, то полностью материал разрезать не удалось.

Причин можно отметить несколько: высокая скорость прохождения аппарата, низкий ток, горелка не находилась под углом в 90 гр. к разрезаемому металлу.

После завершения процесса, горелку нужно наклонить, как показывают схемы. Стоит помнить, что после выключения пуска, воздух будет идти еще какое-то время.

Проплавить полностью металл плазморезка сможет в тот момент, когда наклон составит 90 градусов и выше.

После включения аппарата — дождаться появления режущей дуги, создать между горелкой и материалом прямой угол. Так любая фигурная конструкция может получить отверстие.

При работе с плазморезкой стоит изучить схемы аппарата — в них указана наибольшая толщина металла, в котором можно сделать отверстие.

Как выбрать плазмотрон?

Чтобы производить резку металла плазморезкой своими руками, важно купить оборудование.

Перед тем как совершить покупку, рекомендовано учесть свойства и параметры прибора. Они будут оказывать большое влияние на функции плазмотрона. Цена также будет отличаться.

Резка с помощью плазмы может производиться двумя видами плазморезки:

1. Инвенторная — имеет компактные размеры, для ее работы необходимо малое количество энергии, аппарат легкий с привлекательным дизайном. В то же время у него непродолжительное включение, перепады напряжения негативно скажутся на аппарате;
2. Трансформаторная — высокая длительность включения, если напряжение будет скакать, плазморезка не выходит из строя. Размер, вес агрегата достаточно большие, энергии такая плазморезка также потребляет много.

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

Такая плазморезка сможет максимально удовлетворить потребности мастера и выполнить работу.

Мощность

В зависимости от того, каковы характеристики изделия, которое необходимо разрезать, выбирается мощность. Будет отличаться и размер сопла, тип газа.

Так, при мощности 60-90А плазморезка сможет справиться с металлом толщиной 30 мм. Если необходимо разрезать большую толщину, то рекомендуется купить плазморезку с мощностью 90-170А.

Выбирая агрегат, учтите силу тока, напряжение, которое он сможет выдержать.

Время, скорость разрезания материала

Этот показатель меряют в см, которые аппарат сможет разрезать за 1 минуту. Одни плазморезки смогут разрезать металл за 1 минуту, а другие за 5.

При этом толщина материала будет одинаковая.

Если важно сократить время на резку, то стоит учесть скорость разрезания.
Аппараты отличаются временем работы — длительность разрезания металла, не перегреваясь.

Если указано, что длительность работы составляет 70 процентов, то это значит, что плазморезка будет работать 7 минут, после чего 3 минуты она должна остывать.

Если необходимо сделать длинные разрезы, то рекомендуется выбирать агрегаты с высокой продолжительностью работы.

Горелка плазморезки

Стоит оценить материал, который придется разрезать. Горелка плазморезки должна обладать мощностью, чтобы качественно его разрезать.

При этом стоит учесть, что условия работы могут быть сложными, резка — интенсивной.

На рукоятки таких плазморезок можно закрепить дополнительные элементы, поддерживающие наконечник сопла на определенном расстоянии. Это во много раз облегчает работу.

Если плазморезкой будет проводиться разрезание тонкого металла, то можно выбрать агрегат, в горелку которого поступает воздух.

Если планируется плазменная резка толстого металла, нужно предпочесть плазмотрон, в горелку которого будет подаваться азот.

Внешние характеристики

При плазморезке своими руками чаще всего выбирают переносные плазморезки, которые отличаются компактными размерами.

Ими не сложно управлять, не имея достаточного опыта, доступна фигурная резка.

Стационарные агрегаты имеют большой вес, предназначены для разрезания более толстых материалов, их цена соответственно будет больше.

Источник:

Технология воздушно плазменной резки

Плазменная резка материала состоит в проплавлении разрезаемого металла за счет теплоты, генерируемой сжатой плазменной дугой, и интенсивном удалении расплава плазменной струей.

Общепринятые технологические обозначения

PAC – Plasma Arc Cutting – резка плазменной дугой

Технология плазменной резки

Плазма представляет собой ионизированный газ с высокой температурой, способный проводить электрический ток. Плазменная дуга получается из обычной в специальном устройстве – плазмотроне – в результате ее сжатия и вдувания в нее плазмообразующего газа. Различают две схемы:

• плазменно-дуговая резка.
• резка плазменной струей.

Принцип (схема) работы воздушно-плазменной резки металла

При плазменно дуговой резке дуга горит между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом (дуга прямого действия).

Столб дуги совмещен с высокоскоростной плазменной струей, которая образуется из поступающего газа за счет его нагрева и ионизации под действием дуги. Для разрезания используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги, плазмы столба и вытекающего из него факела.

В большинстве случаев применяется дуга постоянного тока прямой полярности. Продуваемый через сопло газ обжимает дугу, обеспечивает в ней интенсивное плазмообразование и придаёт дуге проникающие свойства.

При этом газ разогревается до высоких температур (10000 – 20000 °С), что обеспечивает высокую скорость истечения и сильное механическое действие плазмы на расплавляемый металл, выдуваемый из места реза. Схема плазмореза.

Плазменно дуговая резка применяется: при изготовлении из листов деталей с фигурными контурами; изготовление деталей с прямолинейными контурами, не требующих механической обработки; вырезки проёмов и отверстий в металлах; резке полос, прутков, труб и профилей и придания их торцам нужной формы; обработке кромок поковок и подготовке их под сварку; вырезке заготовок для механической обработки, штамповки и сварки; обработке литья. Как работает плазморез показано на схеме выше.

При резке плазменной струей дуга горит между электродом и формирующим наконечником плазмотрона, а обрабатываемый объект не включен в электрическую цепь (дуга косвенного действия). Часть плазмы столба дуги выносится из плазмотрона в виде высокоскоростной плазменной струи, энергия которой и используется для разрезания. Таков принцип работы плазмореза.

Плазменно дуговая резка широко применяется для обработки металлов. Резка плазменной струей используется преимущественно для обработки неметаллических материалов, поскольку они не электропроводные.

В корпусе плазмотрона находится цилиндрическая дуговая камера небольшого диаметра с выходным каналом, формирующим сжатую плазменную дугу. Электрод обычно расположен в тыльной стороне дуговой камеры.

Непосредственное возбуждение плазмогенерирующей дуги между электродом и разрезаемым металлом, как правило, затруднительно. Вначале между электродом и наконечником плазмотрона зажигается дежурная дуга.

Затем она выдувается из сопла, и при касании изделия ее факелом возникает рабочая режущая дуга, а дежурная дуга отключается.

Столб дуги заполняет формирующий канал. В дуговую камеру подается плазмообразующий газ. Он нагревается дугой, ионизируется и за счет теплового расширения увеличивается в объеме в 50–100 раз, что заставляет его истекать из сопла плазмотрона со скоростью до 2–3 км/c и больше. Температура в плазменной дуге может достигать 25000–30000°С. Газо плазменная резка материала.

Скорость потока плазмы, удаляющего расплавленный металл, возрастает с увеличением расхода плазмообразующего газа и силы тока и уменьшается с увеличением диаметра сопла плазмотрона. Она может достигать около 800 м/с при силе тока 250А.

Аппарат плазменной резки и сварки MULTICUT использует один из вышеперечисленных видов воздушно плазменной обработки материала.

Плазмообразующие газы

Технологические возможности процесса воздушно плазменной резки металла (скорость, качество и др.), а также характеристики основных узлов плазмотронов определяются прежде всего плазмообразующей средой. Влияние состава плазмообразующей среды на процесс резки:

1. за счет изменения состава среды возможно регулирование в широких пределах количества тепловой энергии, выделяющейся в дуге, поскольку при определенной геометрии сопла и данном токе состав среды задает напряженность поля столба дуги внутри и вне сопла;
2. состав плазмообразующей среды оказывает наибольшее влияние на максимально допустимое значение отношения тока к диаметру сопла, что позволяет регулировать плотность тока в дуге, величину теплового потока в полости реза и, таким образом, определять ширину реза и скорость резки;
3. от состава плазмообразующей смеси зависит ее теплопроводность, определяющая эффективность передачи разрезаемому листу тепловой энергии, выделенной в дуге;
4. в ряде случаев весьма значительной оказывается добавка тепловой энергии, выделившейся в результате химического взаимодействия плазмообразующей среды с разрезаемым металлом (она может быть соизмерима с электрической мощностью дуги);
5. плазмообразующая среда при взаимодействии с выплавляемым металлом дает возможность изменять его вязкость, химический состав, величину поверхностного напряжения;
6. подбирая состав плазмообразующей среды, можно создавать наилучшие условия для удаления расплавленного металла из полости реза, а также предотвратить образование подплывов на нижних кромках разрезаемого листа или делая их легко удаляемыми;
7. от состава среды зависит характер физико-химических процессов на стенках реза и глубина газонасыщенного слоя, поэтому для определенных металлов и сплавов некоторые плазмообразующие смеси недопустимы (например, содержащие водород и азот в случае резки титана); диапазон допустимых смесей также сужается с увеличением толщины разрезаемых листов и теплопроводности материала.

От состава плазмообразующей среды зависят и характеристики оборудования, учитывайте это при выборе плазмореза:

1. материал катода и конструкция катодного узла (способ крепления катода в плазмотроне и интенсивность его охлаждения);
2. конструкция системы охлаждения сопел;
3. мощность источника питания, а также форма его внешних статических характеристик и динамические свойства;
4. схема управления оборудованием, поскольку состав и расход плазмообразующего газа полностью определяют циклограмму формирования рабочей дуги.

При выборе плазмообразующей среды также важно учитывать себестоимость процесса и дефицитность используемых материалов.

Источник: