Резка металлаПлазменная резка металлических заготовок нашла широкое применение в разных сферах человеческой деятельности. Сегодня технологию используют в судостроении и машиностроении, коммунальной сфере, а также на любых металлообрабатывающих предприятиях, где происходит изготовление металлоконструкций. Кроме этого, многие специалисты приобретают плазменное оборудование для частных мастерских, ведь возможность быстро и качественно разрезать любые материалы, проводящие ток, и ряд не токопроводящих материалов (дерево, камень, пластик) выглядит весьма заманчиво.

Особенности плазменной резки металла

Плазменная обработка металла предназначается для эффективного разрезания листового металла и труб, выполнения фигурных резов и изготовления крошечных деталей. Работу выполняют под воздействием высоких температур, которые создаются посредством плазменной дуги. Достичь таких показателей можно лишь с помощью источника электрического тока, воздуха или резака. Чтобы избежать возможных сложностей и обучиться базовым тонкостям такой резки, необходимо выяснить, каким образом устроен плазморез, как с ним работать и ряд других моментов.

Итак, прибор, устроенный на основе плазменной технологии, состоит из следующих элементов:

  • Источник электрического питания.
  • Воздушный компрессор.
  • Плазмотрон или плазморез.
  • Кабель-шланговый пакет.

Плазменный резакС помощью источника питания осуществляется подача определенной силы тока на резак. В качестве этого узла используется инвертор или трансформатор.

Что касается инверторных моделей, то они характеризуются лёгкостью в плане габаритов и экономностью в плане энергопотребления, при этом их стоимость совсем невысокая. Однако для разрезания толстостенных заготовок такие варианты не эффективны, поэтому их можно использовать только для частных мастерских и на небольших производствах. Инверторные плазморезы обладают хорошим КПД, который на 30% превышает показатели трансформаторных моделей, поэтому их часто эксплуатируют для выполнения задач в труднодоступных местах. Связано это с более эффективным горением дуги.

Что касается трансформаторов, то они гораздо громаднее и увесистее, нуждаются в значительном энергопотреблении, но нормально переносят перепады напряжения. Эффективны при обработке заготовок с большой толщиной.

Ключевым элементом любого плазмореза является резак, который состоит из:

  • Сопла.
  • Охладителя/изолятора.
  • Канала, который осуществляет подачу сжатого воздуха.
  • Электрода.

Действие резакаПредназначение компрессора заключается в подаче воздуха, а принцип действия заключается в использовании защитных и других газов, способствующих выработке плазмы. Аппараты с допустимой силой тока до 200 А работают только на сжатом воздухе, причём как для охлаждения, так и для создания плазмообразующих газов. С их помощью можно разрезать толстые заготовки толщиной в 50 мм.

Читайте также:  Сверление отверстий: правила подбора сверла

Принцип действия плазменного резака

Принцип работы устройства довольно прост. Создаётся поток высокотемпературного ионизированного воздуха с электропроводностью, равной электропроводности разрезаемой заготовки (т.е. воздух больше не выполняет роль изолятора и превращается в проводника электротока). Таким образом происходит формирование электрической дуги, которая локальным путём разогревает обрабатываемую заготовку и вызывает плавление металла. В результате появляется характерный рез. При такой обработке плазма разогревается до 25−30 тысяч градусов Цельсия, а появляющиеся частички расплавленного металла сдуваются с заготовки посредством воздуха из сопла.

С помощью таких приборов можно обрабатывать практически все металлические конструкции толщиной до 220 мм.

Технология вступает в действие после загорания плазмообразующего газа из-за образования искры в контуре электродуги (между наконечником форсунки и неплавящимся электродом). Образованная искра становится проводником потока газа, который вскоре ионизируется и приобретает форму управляемой плазмы (скорость выхода держится в диапазоне 800−1500 метров в секунду).

Резка металлаУскорение потока носителя плазмы происходит в выходном отверстии из-за сужения. Высокие показатели скорости плазменной струи позволяют добиться температурных показателей около 20 000 градусов Цельсия. За счёт узкой направленности такая струя практически проплавляет материал в конкретном месте, позволяя достичь ожидаемых результатов, при этом нагрев вокруг обрабатываемого места совсем незначительный.

Что касается плазменно-дугового способа, то он построен на замыкании обрабатываемой поверхности в специальных контур, проводящий ток.

Другая технология работает с помощью подачи плазменной струи при наличии косвенного образования высокотемпературного компонента. Нарезаемое изделие не входит в проводящий контур. Использование плазменной струи актуально при обработке токонепроводящих материалов. В таком случае дуга горит между формирующим наконечником и электродом, а сам разрезаемый объект не берет участие в электрической цепи.

Плазменно-дуговой способ

Принцып работы плазморезаПринцип работы плазмореза с применением дуги достаточно простой. С помощью такой технологии можно резать материалы, проводящие электрический ток. В таком случае дуга начинает гореть между разрезаемой заготовкой и электродом, а её столб совмещается со струей плазмы, которая образуется из-за поступления газа, его дальнейшего нагрева и ионизации.

Продуваемый через сопло газ вызывает обжатие дуги и придаёт ей ряд проникающих свойств, обеспечивая интенсивное плазмообразование. Из-за высокой температуры газа обеспечивается высочайшая скорость истечения и рост активного воздействия плазмы на плавящееся сырье. Газ способен выдувать из зоны реза металлические капли, что немаловажно.

Читайте также:  Сварочные электроды: маркировка и назначение

Чтобы активизировать процесс, применяется дуга постоянного тока прямой полярности.

Плазменно-дуговая резка эффективна при:

  • Создании конструкций, у которых прямолинейная и фигурная форма.
  • Вырезании отверстий или проемов в металлических заготовках.
  • Изготовлении сварочных заготовок и штамповки.
  • Обрабатывании кромок поковок.
  • Вырезании труб, полос, прутиков и профилей.

Разновидности плазменной резки

В настоящее время широко распространены три разновидности плазменной резки:

  1. Простая. В данном случае используется только воздух (или азот), а также источник электрического тока.
  2. Усовершенствованная, работающая совместно с защитным газом. Сегодня существует две разновидности газов: плазмообразующий и защитный, сохраняющий зону реза от воздействий окружающей среды. Это приводит к повышению качества реза.
  3. С водой. Здесь жидкость работает по аналогичному принципу, как защитный газ. Кроме того, она охлаждает компоненты плазмотрона и поглощает вредные выделения.

Построенная на вышеупомянутом принципе плазменная резка позволяет добиться не только высокопроизводительного производства, но и совершенной пожаробезопасности. Используемое в процессе обработки сырье не огнеопасно.

Воздушно-плазменная резка

Среди популярных разновидностей резки следует выделить и воздушную. В этом случае плазма представляет собой разогретый, электропроводный газ, который также называют ионизованным. Плазма генерируется посредством дугового элемента.

Обычную дугу сжимает плазмотрон, а ионизованный газ вдувается в неё, что вызывает генерирование горячего воздуха. Таким образом, созданная плазма может производить обработку с помощью высокой температуры. После взаимодействия с веществом металл разрезается или плавится.

Обработка металла может осуществляться как с помощью плазменной дуги, так и струи. Первый вариант подразумевает применение прямого воздействия на заготовку, а второй — косвенного. В большинстве случаев применяется именно первый метод, а при использовании токонепроводящих материалов (как правило, неметаллических конструкций) гораздо разумнее задействовать непрямое влияние. Любой вариант исключает потерю агрегатного состоянию и выраженную деформацию разрезаемой конструкции.

Принцип работы плазмотрона

Особенности устройстваПлазмотрон представляет собой технический процесс, который способствует образованию электрического разряда между катодом и поверхностью изделия (анодом). Такое действие происходит в потоке газа, образующего плазму.

Для охлаждения нагретых частей применяется вода или газ, а для получения плазмы — плазмообразующий газ. Входящий в камеру с газом поток нагревается до предельных температур, после чего происходит его ионизация и приобретение свойств плазмы.

Плазмообразующий и охлаждающий газ попадает в разные каналы плазмотрона, а при подаче электрического питания создаётся вспомогательный разряд. На практике это выглядит, как небольшой факел.

Образование основной (рабочей) дуги происходит посредством касания второстепенного разряда обрабатываемой поверхности, выполняющей роль анода (плюса). Для стабилизации разряда используется магнитное поле, вода или газ, как правило, стабилизирующий. Затем можно приступать к резке сырья, нанесению покрытий, сварке, наплавке и даже добыче полезных ископаемых путем разрушения горной породы.

Читайте также:  Термоусаживаемая наружная и внутренняя концевая муфта

Конструктивные особенности

Конструкция плазмотрона состоит из следующих узлов:

  • Изолирующий элемент.
  • Электрод.
  • Сопло.
  • Механизм подачи плазмообразующего газа.
  • Камера дуги.

Принцип работы автоматических станков

В настоящее время широко распространены станки, которые функционируют в автоматическом режиме. Они оборудованы:

  • Пультом автоматического управления.
  • Плазмотроном.
  • Рабочим столом для заготовок.

Резак по металлуС помощью пульта управления можно менять и корректировать предварительно установленное программное обеспечение. Даже если резка выполняется без соблюдения базовых параметров, достаточно выбрать оптимальный режим работы и поменять их.

На рабочем столе присутствует специальный лист, по которому подаётся разряд. Между листовой поверхностью и резаком пробегает первичная электродуга, где сжатый воздух нагревается до такой температуры, что он превращается в плазменное состояние.

Первичная дуга прячется в раскаленной ионизированной струе, которая используется для резки.

Резку начинают с середины или края. Чем чаще прерывается дуга и зажигается новая искра, тем меньше становится ресурс сопла и катода. Обученный специалист, обладающий определенными навыками в такой сфере, может правильно подобрать режим резания, соблюдая таблицу и отталкиваясь от существующих условий в виде толщины металла и диаметра сопла. В таком случае удаётся достичь сокращения расходов. По завершении операции устройство автоматически оповещает оператора, а затем выключает и отводит плазмотрон от материала.

Разновидности используемых газов

Как уже говорилось в описании плазменной резки, такой процесс представляет собой проплавление и удаление расплавов за счёт теплового воздействия, которое создаётся плазмообразующей средой. Кроме этого, она воздействует и на глубину насыщенного газом слоя и характер физико-химических процессов на кромках среза. Обрабатывая алюминий, медь и сплавы на их основе, принято использовать такие газы:

  • Сжатый воздух.
  • Кислород.
  • Азотно-кислородную смесь.
  • Чистый азот.
  • Аргоно-водородную смесь.

Все существующие газы разделяются на защитные и плазмообразующие.

Для бытового применения, с толщиной до 50 мм и силой тока меньше 200 А, принято использовать сжатый воздух, который может выполнять роль защитного и плазмообразующего газа. При обработке в более сложных условиях промышленного назначения используют другие газовые смеси, содержащие кислород, азот, аргон, гелий или водород.

Ознакомившись с ключевыми тонкостями плазменной резки металлов, можно приступать к работе в домашней мастерской.