Принцип работы плазменный резак: Устройство и принцип работы плазменного резака

Содержание

Устройство и принцип работы плазменного резака

Плазмотрон – базовый элемент аппарата плазменной резки

Плазменная резка давно зарекомендовала себя как высокопроизводительный, безопасный и скоростной метод обработки металлов, позволяющий получить чистую и ровную поверхность без дополнительной обработки. Главным «участником» этого процесса является резак – базовый рабочий орган плазмореза. Несмотря на растущий интерес к технологии, путаница в терминологии остается до сих пор: иногда под «плазмотроном» ошибочно подразумевают всю установку для резки. Что же представляет собой этот аппарат и как именно он устроен?

Составляющие плазмотрона

  • Сопло, формирующее плазменную струю. Размер реза, характеристики дуги и скорость охлаждения оборудования во многом зависят от диаметра комплектующей и ее длины: чем она длиннее, тем аккуратнее получается разрез, но вместе с тем и сокращается срок эксплуатации.
Самыми лучшими считаются сопла из чистой меди, поскольку этот материал удачно сочетает высокую теплопроводность и малую стоимость.
  • Электрододержатель с катодом (электродом), изготовленным чаще всего из гафния, реже – из циркония, бериллия или тория (оксиды последних могут быть токсичными или радиоактивными и наносят вред здоровью оператора, поэтому их применяют не так часто).
  • Дуговая камера для подачи воздушного потока.
  • Изоляционная втулка, разделяющая электродный и сопловый узлы.
  • Кожух с внешней стороны.
  • Кабель-шланговый пакет, соединяющий устройство с источником питания. Кабель служит для передачи тока от инвертора или трансформатора, а шланг – для транспортировки сжатого воздуха.
  • Роликовые упоры, головка резака, защитный колпачок также входят в конструкцию прибора, хоть и не принимают непосредственного участия в процессе.
В комплектации может быть также завихритель, например выполненный в виде керамических колец или шайб.
Размещенные перед входом в сопловый узел подобные приспособления обеспечивают вихревую подачу газа в дуговую камеру и способствуют более эффективному сжатию дуги и ее стабилизации.

При обработке металла толщиной до 10 мм одного комплекта «сопло + электрод» хватает примерно на 8 рабочих часов

Принцип работы

Сигналом к началу работы становится нажатие кнопки «розжиг» или «старт», в ответ на которое от источника питания в плазмотрон поступают токи высокой частоты. Под их воздействием внутри аппарата между наконечником сопла и электродом образуется дежурная электрическая дуга температурой 6000 – 8000 °С, столб которой заполняет собой весь канал.

Следующий этап – в камеру по шлангу поступает сжатый воздух. Проходя через электродугу, он нагревается и ионизируется, приобретая токопроводящие свойства, а объем увеличивается в 50-100 раз. Сопло, суженное книзу, формирует воздушный поток, готовый вырваться наружу на большой скорости. Именно этот нагретый до 25000-30000 °С ионизированный воздух и называют плазмой, выполняющей разрез.

Плазмообразующими газами выступают кислород, смесь водорода с аргоном, азот. В промышленности, кроме них, используют ряд защитных газов (гелий, аргон) и их смеси.

В момент, когда плазма соприкасается с поверхностью металла, дежурная дуга гаснет, а вместо нее зажигается рабочая, или режущая. Под ее действием металл плавится, образуя рез, а расплавленные частицы удаляются струей под высоким давлением.

Охлаждение плазмотронов осуществляется воздушным или водяным способом. Первый вариант с применением потоков газа актуален для маломощных установок. Второй – с циркулирующей водой – практикуют в аппаратах высокой мощности на крупном производстве. «Жидкая» технология более эффективна, однако утяжеляет конструкцию устройства и повышает стоимость его эксплуатации.

Использование этого незамысловатого с виду аппарата позволяет не только выполнять прямые, но и делать фигурные резы, проемы и отверстия, выравнивать кромки и т. д. – как в небольших мастерских, так и в промышленных масштабах.

особенности, принцип работы, преимущества и недостатки

Плазменную резку очень часто используют в таких отраслях промышленности, как судостроение, машиностроение, а также при изготовлении металлоконструкций, коммунальной сфере и т. п. Кроме этого, плазморез довольно часто используется в частной мастерской. С его помощью быстро и качественно разрезают любой материал, проводящий ток, и некоторые нетокопроводящие материалы – дерево, камень и пластик.

Технология плазменной резки позволяет разрезать листовой металл и трубы, выполнять фигурный рез или изготавливать детали. Работа осуществляется при помощи высокотемпературной плазменной дуги. Чтобы ее создать, потребуется только источник тока, воздух и резак. Чтобы работа выполнялась довольно легко, а рез получался ровным и красивым, следует выяснить, как осуществляется принцип работы плазменной резки.

Как устроен плазморез

Этот аппарат состоит из следующих элементов:
  • источник питания;
  • воздушный компрессор;
  • плазменный резак или плазмотрон;
  • кабель-шланговый пакет.

Источник питания для аппарата плазменной резки осуществляет подачу на плазмотрон определенной силы тока. Представляет собой инвертор или трансформатор.

Инверторы довольно легкие, в плане энергопотребления экономные, по цене недорогие, однако, способны разрезать заготовки небольшой толщины. Из-за этого их применяют только

в частных мастерских и на маленьких производствах. У инверторных плазморезов КПД на 30% больше, чем у трансформаторных и у них лучше горит дуга. Часто используют их для работ в труднодоступных местах.

Трансформаторы гораздо увесистее, тратят много энергии, но при этом имеют меньшую чувствительность к перепадам напряжения, и с их помощью разрезают заготовки большой толщины.

Плазменный резак считается главным элементом плазмореза. Его основными элементами являются:

  • сопло;
  • охладитель/изолятор;
  • канал, необходимый для подачи сжатого воздуха;
  • электрод.

Компрессор требуется для подачи воздуха. Принцип работы плазменной резки предусматривает применение защитных и плазмообразующих газов. Для аппаратов, которые

рассчитаны на силу тока до 200 А, применяется только сжатый воздух как для охлаждения, так и для создания плазмы. Они способны разрезать заготовки толщиной в 50 мм.

Кабель-шланговый пакет используется для соединения компрессора, источника питания и плазмотрона. По электрическому кабелю от инвертора или трансформатора начинает поступать ток для возбуждения электрической дуги, а по шлангу осуществляется подача сжатого воздуха, который требуется для возникновения внутри плазмотрона плазмы.

Принцип работы

При нажатии на кнопку розжига начинается подача тока высокой частоты от источника питания (инвертора или трансформатора). В результате этого внутри плазмотрона образуется дежурная электрическая дуга, температура которой достигает 8 тыс. градусов. Столб этой дуги начинает заполнять весь канал.

После того как возникла дежурная дуга, в камеру начинает поступать сжатый воздух. Вырываясь из патрубка, он

проходит через электрическую дугу, нагревается, при этом увеличиваясь в объеме в 50 или 100 раз. Кроме того, воздух начинает ионизироваться и перестает быть диэлектриком, приобретая свойства проводить ток.

Сопло плазмотрона, суженное книзу, обжимает воздух, создавая из него поток, которое начинает вырываться оттуда со скоростью 2 – 3 м/с. В этом момент температура воздуха часто достигает 30 тыс. градусов. Именно такой раскаленный ионизированный воздух и является плазмой.

В то время, когда плазма начинает вырываться из сопла, происходит ее соприкосновение с поверхностью обрабатываемого металла, дежурная дуга в этот момент гаснет, а зажигается режущая. Она начинает разогревать заготовку в месте реза. Металл в результате этого плавится и появляется рез. На поверхности разрезаемого металла образуются небольшие частички расплавленного металла, сдуваемые с нее потоком воздуха.

Таким образом осуществляется работа плазмотрона.

Преимущества плазменной резки

Работы по резке металла часто осуществляются на стройплощадке, в мастерской или цеху. Можно использовать для этого автоген, но не всех это устраивает. Если объем работ, связанный с резкой металла, слишком большой, а требования, предъявляемые к качеству реза, очень высоки, то следует подумать о том, чтобы использовать плазменный резак, имеющим следующие достоинства:

  • Если мощность подобрана правильно, то аппарат плазменной резки позволяет в 10 раз повысить производительность. Такой параметр позволяет плазморезу уступить только промышленной лазерной установке, однако, он значительно выигрывает в себестоимости. Целесообразно с экономической точки зрения применять пламенную резку для металла, имеющего толщину до 50 – 60 мм.
  • Универсальность. С помощью плазменной резки обрабатываются чугун, медь, сталь, алюминий и прочий металл. Необходимо просто выбрать оптимальную мощность и выставить конкретное давление воздуха.
  • Высокое качество реза. Аппараты плазменной резки способны обеспечить минимальную ширину реза и кромки без перекаливания, наплывов и грата практически без дополнительной обработки. Кроме того, достаточно важен такой момент, что зона нагрева материала в несколько раз меньше, чем при использовании автогена. А так как термическое воздействие минимально на участке реза, то и деформация от этого вырезанных деталей будет незначительной, даже если они имеют небольшую толщину.
  • Не происходит существенного загрязнения окружающей среды
    . С экономической точки зрения, если имеются большие объемы работ, то плазменная резка гораздо выгоднее кислородной или механической. Во всех остальных случаях учитывают не материалы, а трудоемкость использования.

Недостатки плазменной резки

Недостатки в работе плазменной резки тоже имеются. Первый из них – максимально допустимая толщина реза довольно небольшая, и у самых мощных агрегатов она редко бывает больше 80 – 100 мм.

Следующий недостаток – достаточно жесткие требования, предъявляемые к отклонению от перпендикулярности реза. Угол отклонения не должен быть больше 10 – 50 градусов и зависит это от толщины детали. Если случается выход за эти пределы, то возникает довольно существенное расширение реза, что в результате влечет за собой быстрый износ расходных материалов.

Кроме того, рабочее оборудование довольно сложное, что делает совершенно невозможным использование двух резаков одновременно, которые подключаются к одному аппарату.

Заключение

Принцип работы плазменной резки довольно прост. Кроме того, аппарат, который используется для этого, имеет большое количество преимуществ, в несколько раз превосходящие имеющиеся недостатки. Если его правильно эксплуатировать, то можно существенно сэкономить время и получить качественный результат.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Принципы работы и конструкция плазматрона в блоге

Плазмотрон – это устройство, которое подключается к источнику тока, и служит для образования потока плазмы, т.е. режущей плазменной дуги. Часто плазмотрон называют резаком — это стандартизированный термин. Плазменный резак – высокоточное устройство, поэтому для получения максимального качества кромки, резаки производятся на прецизионном оборудовании с очень жесткими допусками.
Конструкция плазменного резака

Для защиты плазмотрона от брызг расплавленного металла и металлической пыли в процессе работы, на него надевают защитный экран, который необходимо время от времени снимать, очищать от загрязнений или вовсе менять. В резаках известных мировых производителей, как правило, реализована технология быстрого отключения, которая позволяет легко отсоединять резак для транспортировки или переключения с одного устройства на другое, если в этом возникнет необходимость.  Охлаждение таких резаков производится при помощи окружающего воздуха и не требует выполнения специальных действий, регламентирующих порядок охлаждения.

 

Правила эксплуатации резаков

Особо следует остановиться на общих правилах эксплуатации резаков.
Следует регулярно проверять расходные детали резака на износ, желательно ежедневно. Износ расходных деталей приводит к изменениям качества резки, которое будет выражаться в изменениях характеристик угла скоса и ширины реза (и, как следствие, размер детали будет неверный) и образованием окалины. Обращайте внимание на износ эмиттера – центральной поверхности электрода. Замену электрода следует производить при глубине изъязвления от 1 мм. И помните, что сопло и электрод всегда следует менять в комплекте. В случае если одна деталь изнашивается раньше, чем вторая — необходимо проверить завихритель и/или защитный экран на предмет износа. Так же не рекомендуется наносить на уплотнительные кольца излишнее количество смазки.

Регулярно очищайте защитный экран от загрязнений, а перед началом работы всегда продувайте шланги подачи газа. Помните, что отказ от использования защитного экрана приводит к риску негативного влияния брызг расплавленного металла и металлической пыли на качество работы плазмотрона и даже к его поломке. Кроме очистки защитного экрана, время от времени стоит чистить и сам плазмотрон.
Резы должны начинаться и заканчиваться на разрезаемой заготовке. Если начало и конец резки выполняются за пределами поверхности листа, то срок службы расходных деталей резака значительно сокращается. При этом дуга отводится в сторону, вследствие чего повреждается сопло или защитный экран. Для достижения длительного срока службы расходных деталей резку следует начинать и заканчивать только на поверхности листа. Также рекомендуется программировать траекторию реза таким образом, чтобы дуга шла от одной вырезаемой детали к другой без остановки и зажигания дуги.

Во время резки резак не должен соприкасаться с разрезаемой заготовкой. Соприкосновение может привести к повреждению защитного экрана и сопла, и негативно повлиять на качество резки. Если данные простые правила не соблюдаются, то в результате Вы получаете резы низкого качества и существенное сокращение срока службы расходных деталей. В некоторых случаях резак может быть разрушен или поврежден.

Срок жизни плазмотронов

Доступные сегодня на рынке самые технологичные резаки обеспечивают в разы более продолжительный срок службы расходных деталей по сравнению с теми, которые использовались несколько десятилетий назад. Но оператор, выполняющий резку и обслуживающий резак все равно должен следить за состоянием расходных деталей и за параметрами резки.
У производителей с мировым именем, таких как Hypertherm, в системах плазменной резки встроена функция определения окончания срока службы электрода. Данная функция позволяет предотвратить повреждение резака и заготовки, которое может возникнуть в результате автоматического прекращения подачи питания при износе электрода.
Стоит также обратить внимание на резаки DurаmaxTMHyamp, производства Hypertherm. Резаки данного производителя характеризуются высокой ударопрочностью и термостойкостью. К тому же за счет простоты конструкции, точности изготовления и высокого качества расходных деталей сокращается время на обслуживание, что в свою очередь повышает время бесперебойной работы. При резке с использованием электродов LongLife® от Hypertherm производится автоматическое повышение потока газа и протекание тока в начале резки и сокращение потока газа и протекания тока в конце, при этом эрозия эмиттера сводится к минимуму. Повышение срока службы комплектующих и резака в целом, в итоге приводит к сокращению затрат на производство вырезаемых деталей и заготовок.

Оригинальные или поддельные комплектующие?

Будьте бдительны и не подвергайте риску свое оборудование и здоровье своих работников.

О том как правильно выбрать источник питания для плазменной резки, можно прочитать в предыдущем материале в нашем блоге!

Преимущества и недостатки 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.

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.

Принцип работы плазмореза, для чего он нужен и как работает — что такое воздушно-плазменная резка металла, ширина реза, скорость и устройство резака, область применения, основы на фото и видео, как выбрать аппарат

05Дек

Содержание статьи

  1. Что это за метод
  2. Разновидности плазморезов
  3. Виды и принцип плазменных резаков
  4. Устройство плазменной резки
  5. Схема работы плазмореза
  6. Особенности технологии
  7. Виды и технологии плазменной резк
  8. Как выбрать плазменный резак
  9. Трансформаторные и инверторные аппараты
  10. Как работает аппарат водно-плазменной резки в отличие от воздушной
  11. Контактный и бесконтактный плазморез: для чего нужен и как он работает
  12. Параметры резака
  13. Оборудование своими руками
  14. Типы плазмотронов
  15. Как работает плазменная резка металла автомат
  16. Какие газы используются
  17. Преимущества и недостатки
  18. Возможности

В области металлообработки имеет весомое значение плазморез, о нем мы и расскажем: что это такое – воздушно плазменная резка металла, принцип работы, дополнительно покажем видео и фото.

Что это за метод

Его отличие в скорости разреза. Если классическое пламя, основанное на пропане и кислороде, с невысокой температурой горения. Указанный способ работает по принципу усиления электродуги под высоким давлением. В результате тепло не успевает распределиться по всей заготовке, а она – деформироваться.

Особенность – дуга плазмотрона является не только резаком. Она позволяет и производить сварочные работы, если будет использована присадочная проволока.

Разновидности плазморезов

Особенность разных типов – в способе розжига дуги и ее поддержания. В классическом варианте она образуется между соплом и деталью. Но если материал не имеет способности проводить ток, то ионизированная электродуга возникает между катодом и анодом и держится на постоянной основе. Отдельно стоят приспособления, использующие пар от жидкости (она находится в резервуаре), который усиливает давление и заменяет эффект ионизирующего вещества.

Виды и принцип плазменных резаков

В основном выбор зависит от сферы использования – какие металлы предстоит разрезать, ширина заготовок, требования к срезу, теплопроводность материала и прочие параметры. Разновидности:

  • Инструменты, которые работают в среде инертных газов, – они являются восстановителями.
  • Дополняются окислительными парами и насыщены кислородом.
  • Технологии, работающие на основании смесей.
  • Работа происходит в среде газожидкостных веществ.
  • Водная или магнитная стабилизация – редко используется.

Из вышеперечисленных приборов самой распространенной основой являются инертные газы, например, аргон, водород, азот, гелий. В зависимости от толщины металла используют аппараты на инверторе или трансформаторе. Также они различаются по наличию контакта между резаком и заготовкой или по бесконтактному способу.

Исходя из мощности и предназначения, есть бытовые устройства и промышленные. Первые работают от стандартной сети с напряжением в 220 В, а вторые подключаются к 380 В.

Устройство плазменной резки

Уже в названии понятно, что главный элемент, оказывающий воздействие, – это плазма, которая состоит из ионизированного газа под давлением с высокой электропроводностью. Чем выше температура, тем сильнее проводимость, а значит, и скорость процедуры. Конструктивно прибор состоит из нескольких частей, как показано на схеме:

Источник электропитания

Энергию может подавать трансформатор или инвертор. Первый очень надежный, фактически нечувствительный к перепадам тока, а также может применяться по отношению к толстым металлическим брускам до 80 мм. К минусам можно отнести увеличенный вес и большую стоимость, не очень высокий КПД, поэтому прибор сложно назвать экономным. Обычно применяется на производстве при необходимости металлообработки крупных заготовок.

Инвертор имеет лишь один относительный минус – им нельзя резать материал более 40 мм в ширину. Зато есть масса плюсов:

  • стабильное горение электродуги;
  • высокая эффективность, на 30% больше экономии;
  • легкость;
  • компактность и мобильность.

Что такое плазменный резак или плазмотрон

Это основной узел, инструмент, с помощью которого через сопло подается плазма. От диаметра и длины отверстия зависит поток и, как результат, качество среза. Внутри находится электрод, он изготавливается из редких материалов с очень высокой прочностью и температурой плавления – бериллий, гафний или цирконий. Они при нагреве создают тугоплавкий оксид, который защищает целостность режущей кромки. Также есть охладитель с подачей воздуха и колпачок. Подробнее на схеме:

Компрессор

От этого элемента зависит то, как работает плазменный резак, – равномерно или с перебоями. В компрессионном устройстве содержится воздух, который подается в определенном объеме тангенциальной или вихревой струей. Если это не будет сделано, возможен нестабильный розжиг дуги, образование двух электродуг одновременно или полный выход плазмотрона из строя.

Схема работы плазмореза

Инженер нажимает на кнопку запуска, включается подача электричества, автоматически зажигается первая пробная дуга. Она еще не имеет достаточную температуру для соединения. Затем воздух начинает поступать на сопло через компрессор в сжатом виде, ионизироваться, становясь проводником электроэнергии, что в обычных условиях без ионной обработки противоестественно для кислорода.

Через узкое отверстие сопла начинает выходить поток плазмы. Нагрев газа увеличивается до 30 тысяч градусов, поэтому луч начинает проводить электричество также хорошо, как и металл. При соприкосновении дуги с заготовкой происходит разрез, который моментально обдувается для охлаждения.

Принцип работы плазмореза и скорость плазменной резки

Когда термообработанный кислород обогащается ионами и выходит через сопло, его ускорение достигает 2-3 тысяч метров в секунду. Этот параметр справедлив при условии узкого отверстия не более 3 мм. При такой быстроте передвижения веществ молекулы еще сильнее разогреваются. Такого жара хватает для плавки даже тугоплавких металлов. Чем меньше эта характеристика у материала, тем быстрее и с меньшими деформациями происходит процесс.

Особенности технологии

  • Толщина заготовок – до 220 мм.
  • Обрабатываются любые металлические вещества.
  • Скорость первичного потока при начальной дуге обычно составляет 800 – 1500 м/с.
  • Чем уже сопло, тем больше ускорение потока.
  • Проплав очень точный, точечный.
  • Область возле разреза остается фактически не нагретой.

Есть два подвида процедуры в зависимости от замыкания проводящего контура.

Как работает резка плазменной струей

Металл не является замыкающим элементом, он находится между двумя сторонами – анодом и катодом. Принцип используется в том случае, когда обрабатываются неметаллы и вещества с низкой электропроводностью, то есть диэлектрики. Плазма образуется между электродом и наконечником, а заготовка просто находится между двумя полюсами.

Плазменно-дуговая резка

Используется, когда нужно разрезать металлическую плашку, которая имеет высокую токопроводимость. Это позволяет разжигать электродугу между проводником и образцом для резки. При этом образуется струя. Плазмообразование происходит при содействии кислорода под высоким давлением и ионизирующего газа.

Обрабатываемая зона резги начинает плавиться и капли выдуваются вниз, образуя отверстие, ровный срез. Применяется постоянный ток прямой полярности.

Виды и технологии плазменной резки

Различают три технологических подхода в зависимости от среды, в которой проходит процедура:

  • Воздух или азот в сочетании с электричеством. Самый простой аппарат.
  • Два защитных газа, которые оберегают область воспламенения от воздействия окружающих веществ. Благодаря этому, появляется максимально чистая атмосфера – в этом пространстве будет очень ровный срез.
  • С водой. Жидкость одновременно имеет две функции – защитную и охлаждающую. Применяется не со всеми металлами, так как некоторые из них вступают в химическую реакцию или быстрее после такой металлообработки окисляются.

Особенность всех трех типов в применении безопасных, пожаробезопасных материалов.

Как выбрать плазменный резак

Основное условие для выбора – назначение. При домашнем использовании удобнее инверторный источник питания. Также важен такой параметр, как сила тока – от нее зависит скорость работы. При выборе пользуйтесь таблицей:

Тип

Сила тока на 1 мм толщины

Черный

4 А

Цветной

6 А

Отсюда следует, для распиловки двухмиллиметрового медного листа необходимо подать 12 ампер.

Трансформаторные и инверторные аппараты

При наличии трансформатора вы получите следующие характеристики:

  • 100% продолжительность включения. То есть непрерывная работа без потребности делать перерывы.
  • Высокое энергопотребление.
  • Большая цена.
  • Увеличенная ширина разрезаемых заготовок.

Они применяются на производствах. В быту используют инверторы. Они экономичны, имеют малые габариты и массу, поэтому могут иметь ручку для переноса.

Как работает аппарат водно-плазменной резки в отличие от воздушной

Устройство отличается тем, что среда, в которой образуется плазма, – это жидкость. Она является охладителем, а пар – плазмообразователем. Это выгодно, так как одна субстанция заменяет два газовых потока. К достоинствам можно отнести невысокую стоимость и компактность, но есть существенный недостаток – обрабатывать можно только тонкие листы, не более 80 мм. Конструкция значительно облегчается, так как не нужен компрессор или баллон для газа. А резервуар для пара нужен более компактный, ведь он имеет вязкую структуру.

Контактный и бесконтактный плазморез: для чего нужен и как он работает

Эти два способа точное повторение двух типов – с образованием струи (в обход заготовки, когда она имеет низкую электропроводность) и с наличием дуги между электроном и металлов, тогда столб образует контакт.

Параметры резака

Основное различие для мастера – ручной привод или машинный. Первый держит в руках оператор, а второй программируется в станке. Это сложные аппараты, которые в основном применяются при необходимости высокой точности. Ниже о них поговорим подробнее.

Оборудование своими руками

Намного безопаснее купить устройство, тем более что сейчас оно продается по доступной цене. Но умельцам предлагаем посмотреть видео по самостоятельному изготовлению:

Плазморезка ЧПУ: принцип работы в домашних условиях

Еще труднее изготовить аппарат с компьютерным управлением. Обработка происходит намного быстрее, качество детали выше. Мастер из этого ролика справился с самостоятельным изготовлением:

Типы плазмотронов

Различают инструмент по способу стабилизации дуги (подача стабилизатора, воздуха или воды):

  • водяной;
  • вихревой;
  • двойной;
  • аксиальный одинарный;
  • магнитный.

Как работает плазменная резка металла автомат

Отличие от описанного процесса только в наличии статического стола, динамического сопла, которое передвигается по полозьям и пульта управления. Особенность работы – программа действий задается дистанционно, оператор только включает станок и наблюдает за процедурой.

Какие газы используются

Применяют:

  • сжатый воздух;
  • кислород;
  • азотно-кислородную смесь;
  • азот;
  • аргоно-водородную смесь.

Преимущества и недостатки

К плюсам можно отнести:

  • высокую мощность и производительность;
  • экономичность;
  • качество и точность.

Минус – небольшая толщина среза, она сильно зависит от силы тока.

Возможности

Используется аппарат во множестве случаев, на предприятиях и в частных целях. Можно обработать как листы, так и трубы, любую конфигурацию металла. Работа происходит и с чистыми веществами, и со сплавами, даже с тугоплавкими. В статье мы рассказали про основы плазменной резки, область применения и максимальную ширину реза при использовании технологии.

Плазменный резак – что это такое, устройство, принцип работы, характеристики, что можно резать?

Резка металла на производстве и дома считается сложным процессом, для которого необходимы специальные инструменты и приспособления, одним из них является плазменный резак, который помогает быстро и безопасно выполнить раскрой металлических изделий любой сложности.

Что такое плазменный резак?

Не каждая кислородная горелка справляется с резкой любых типов металла. Некоторые виды стали, например, нержавейку, можно обработать при помощи плазменного резака, это устройство, которое использует возможности плазменно-дуговой резки. Идеальный ровный срез без зазубрин и «наплывов» возможно получить при использовании плазмореза. Благодаря универсальности и отличным характеристикам станки, работающие по принципу плазменной резки, могут легко справиться с самыми капризными материалами:

  • листовым металлом;
  • трубами разного диаметра;
  • чугуном;
  • сталью.

Устройство плазменного резака

Сложное электрическое устройство, которое способно создавать плазму, необходимую для резки металла – плазморез, состоит из определенных узлов. Некоторые модели оснащаются узлом завихрения, который сжимает газовую дугу для ее стабилизации. Основные составляющие аппарата для плазменной резки:

  • система подачи газа и воды;
  • дуговая камера;
  • изолятор;
  • сопло;
  • электродержатель.

Принцип работы плазменного резака

Объяснить за счет чего в аппарате для резки металла образуется плазма, способная разрезать самый прочный металл, непросто. Чтобы понять, как работает плазморез, надо разобраться в его устройстве. При попадании электрического заряда в газ образуется плазма – ионизированный поток воздуха высокой температуры, доходящей до 20000-30000°С. Для охлаждения системы подается вода или специальный газ. После попадания вспомогательного разряда между соплом плазмореза и катодом возникает факел, который режет металл, разрушает твердые камни, наносит разнообразные покрытия.

Плазменный резак – характеристики

Главные технические характеристики устройств для резки металла необходимо знать, чтобы разбираться в видах моделей и понимать, чем они отличаются. Информация о параметрах аппаратов для плазменной резки должна содержать:

  1. Силу тока – основной показатель, влияющий на толщину металла, с которым может работать инструмент, и на скорость работы устройства. Рассчитать необходимую величину силы тока можно самостоятельно, если умножить толщину сплава в миллиметрах на 4, например, для плазменной резки листа металла толщиной 20 мм нужен резак мощностью 80 А.
  2. Продолжительность включения измеряется в %, для примера можно сказать, что работа плазменного резака с характеристиками ПВ 60% должна составлять 6 мин., а следующие 4 мин. агрегат должен отдыхать. Профессиональные модели плазморезов имеют ПВ от 80%, домашние недорогие устройства – около 50%.
  3. Тип питания агрегата бывает различным. В продаже имеются модели станков, которым требуется двух- или трехфазная сеть, 380 В требуется профессиональным трехфазным моделям. Обычные, работающие на параметрах домашних 220 В, приборы более удобны в использовании.

Что можно резать плазморезом?

В различных сферах производства специалисты по достоинству оценили характеристики ручного плазмореза, которым можно осуществлять разные работы: быстро и качественно раскроить большой объем металлических изделий, изготовить любые сложные геометрические формы с максимальным соответствием исходным чертежам. Современная и эффективная плазменная резка способна работать не только с металлами, но и с материалами, которые не проводят электрический ток:

  • камнем;
  • деревом;
  • пластиком.

Плюсы и минусы плазмореза

Выбирая приспособление для эффективной работы с металлом, домашним мастерам предстоит сделать нелегкий выбор и решить, чему отдать предпочтение – плазменному резаку по металлу или обычной газовой горелке. Неоспоримые преимущества, которыми обладает плазменный резак, известны:

  • высокая производительность и мощность;
  • качественная обработка материала;
  • универсальность;
  • безопасность;
  • экологичность.

Недостатком плазморезов считаются:

  • высокая стоимость агрегата;
  • ограничение толщины материала;
  • невозможность работать двумя станками одновременно.

Виды плазменных резаков

Огромный ассортимент моделей резаков представлен в профессиональных магазинах электротоваров. Отличаются ручные плазменные резаки друг от друга многими параметрами. Какой тип агрегата выбрать – переносной или стационарный, программируемый или ручной – зависит от конкретных потребностей владельца. Разделяются плазменные резаки на следующие виды:

  • по типу энергопотребления – на трансформаторные и инверторные модели;
  • по виду контакта – на бесконтактные и контактные;
  • по типу работы – на ручные и с ЧПУ.

Газ для плазмореза

Плазмообразующие газы – отдельный ряд среди химических элементов. В аппарате плазменной резки металла применяются различные газы и их смеси, от которых зависит качество работы. Физические свойства газов – атомная масса, теплопроводность, химическая активность влияют на показатели работы плазморезов. Смешивание газов – процесс непростой, и зависит от толщины металла, типа стали и других параметров. Хорошо зарекомендовали себя в работе смеси аргона и азота с водородом. Смесь азота и кислорода применяется для многих видов металла и считается самым экономичным вариантом.

Как выбрать плазменный резак?

Оптимизация рабочего процесса на производстве и дома – важное условие качественного результата. Выбирать машину для плазменной резки следует обдуманно. Чтобы не ошибиться с покупкой, специалисты рекомендуют ответить на несколько вопросов.

  1. С каким металлом предстоит работать? Для медных, латунных, алюминиевых, сплавов идеально подойдет плазморез с мощностью 6 А. Для работы с черными металлами и нержавейкой хватит мощности 4А.
  2. В каких условиях будет работать устройство? Для продолжительной работы лучше выбирать резаки с внешней компрессорной подачей воздуха. Для небольших мастерских подойдет плазморез с внутренним компрессором.
  3. Как часто планируется менять расходные материалы? Следует учитывать, что электроды и сопло – детали, которые нуждаются в периодической замене, и частота их изнашивания зависит от длительности и мощности работы резака. Выбирая плазморез необходимо убедиться, что расходные материалы имеются в магазине в наличии или под заказ.

Рейтинг плазменных резаков

Простота использования, компактность, универсальность – основные параметры, за которые профессионалы любят работать с плазменными резаками. ТОП-3 лучших моделей выглядит следующим образом.

  1. Переносной плазменный резак «Ресанта» инверторного типа работает быстро, точно и качественно. Сила тока регулируется плавно, существует система автоподжига дуги. Работает устройство от сети 220 В, необходим источник сжатого воздуха. Удобная ручка позволяет легко переносить плазморез, вентиляционные отверстия в корпусе помогают системе не перегреться, понятные индикаторы делают управление легким.
  2. «Сварог CUT 100» – плазменный резак последнего поколения, который хорошо зарекомендовал себя на рынке. Способность разрезать металл толщиной до 35-ти мм, защита от перегрева, безопасность сделали данную модель востребованной среди покупателей. Сжатый воздух и трехфазная сеть 380 В необходимы для работы устройства. Недостатком называют высокую стоимость аппарата.
  3. «Aurora Pro airforce 100» – агрегат необходимый там, где осуществляется плазменная обработка материалов. Мобильность, высокое качество работы, встроенные транзисторы улучшенного качества, многоступенчатая защита – бесспорные плюсы устройства.

Как пользоваться плазморезом?

Плазменная резка – процесс несложный. Соблюдение простых правил необходимо для получения качественного результата. Во время работы плазморезом следует соблюдать пошаговую инструкцию:

  1. Перед началом работы необходимо защитить себя, надев специальную одежду и очки. Помещение должно быть оснащено вытяжкой, на лицо можно надеть маску.
  2. Чтобы избежать травм, до работы следует проверить все электрические шнуры на отсутствие повреждений, убедиться в соответствии тока с необходимыми параметрами резака.
  3. Плазморез нужно подключить к сети и источнику сжатого воздуха.
  4. Заготовка должна быть очищена от грязи, краски и других покрытий.
  5. В зависимости от толщины материала подобрать оптимальную силу тока и скорость резания.
  6. Резак продуть газом, через 30-40 сек. выполнить розжиг пилотной, а после нее – рабочей дуги.
  7. Держа сопло под углом 90° к заготовке, аккуратно провести по намеченной траектории.
  8. Работать необходимо, соблюдая режим ПВ – продолжительности включения.
  9. После работы отключить аппарат в обратной последовательности.

Плазменный резак своими руками

Если денег на качественный станок для резки металла нет, можно сделать плазморез своими руками, имея несколько необходимых составляющих, самый главный – это источник питания, обладающий необходимыми характеристиками. Для этих целей отлично подходит сварочный инверторный аппарат. Компрессор средней мощности для подачи воздуха стоит купить в магазине. Другие важные составляющие плазменного резака можно изготовить из подручных материалов:

  1. Для горелки нужна ручка от мощного паяльника. Через отверстие в середине будет подводиться сжатый воздух и ток.
  2. Кнопку пуска лучше сделать крупной.
  3. Электроды из гафния и набор сопл следует купить в магазине.
  4. Сборка плазмотрона проста: за ручкой размещается металлическая трубка, внутри нее – катод, покрытый изоляцией, следом на резьбе располагается сопло.
  5. К самодельному плазмотрону подключается компрессор и источник питания.
  6. Работать с самодельным устройством следует аккуратно, соблюдая технику безопасности и не допуская перегревания.

 

Плазменный резак по металлу: устройство, схема, видео

Плазменный резак — один из элементов станка для плазменной резки металла. Основное его предназначение заключается в образовании плазмы. Также известен под названиями «плазматрон» или «горелка».

Какими же особенностями обладает это устройство, какая схема используется для подключения, а главное, что важно учитывать при покупке и дальнейшем использовании изделия?

Из чего состоит

Плазмотрон состоит из нескольких основных элементов:

  1. Дуговая камера — пространство, в котором и образуется плазма.
  2. Сопло — превращающее плазменный поток в дугу нужной толщины.
  3. Электродержатель.
  4. Системы газо и водоснабжения.
  5. Изолятор.

Нередко подобное устройство дополнено специальным узлом завихрения, что позволяет стабилизировать дугу.

Как работает

Принцип работы оборудования достаточного прост. После нажатия кнопки, воздух проходит по определенным каналам, попадает в поток, который закручен по спирали, и под большим давлением выходит из сопла, обеспечивая дугу для идеального раскроя материалов.

Изначально возникает разряд между 2 элементами: электродом и соплом — это происходит за счет образования электрического потенциала. В результате зажигается дежурная дуга, которая необходима для возникновения рабочей. За счет вихревого потока электрическая дуга не касается стенок сопла, что позволяет стабилизировать её.

Тематическое видео: рекомендуем к просмотру.

Виды резаков и особенности выбора

Существует широкий выбор схем и вариантов плазменных резаков, благодаря чему не составит труда подобрать оборудование, которое в полной мере соответствует будущей сфере его использования.

Основные виды:

  • для газов, которые содержат кислород;
  • для окислительных сред;
  • для инертных и восстановительных.

Помимо этого существуют вариации устройства с газожидкостной, водяной и магнитной стабилизацией дуги, но последние два варианта не получили широкого распространения и гораздо менее востребованы, чем иные виды плазматрона.

Стоит учитывать, что плазморез может быть выполнен как на основе инвертора, так и трансформатора.

Второй вариант актуальнее в том случае, если необходимо провести раскрой материалов повышенной толщины. Оборудование же, выполненное из инверторной сварки, отличается экономичностью и простотой использования, что обусловило его широкое распространение.

В зависимости от сферы использования можно выделить еще 2 вида резаков:

  1. промышленные;
  2. бытовые.

Они отличаются по мощности и функциональности. Соответственно в домашних условиях будет достаточно ручного аппарата, в то время как для обеспечения максимальной производительности труда, приобретается промышленный вариант.

Прямое и косвенное воздействие

Важно учитывать, что плазменный резак прямого воздействия применяется для работы с различными вариантами металлов, а также сплавами — материалами, которые проводят электроток. Соответственно, в этом случае раскраиваемый лист выступает в качестве одного из элементов цепи.

Если же говорить об изделиях, которые не способны проводить ток, то в данном случае более актуален будет резак косвенного воздействия.

Его конструкция несколько отличается, так как дуга образуется внутри сопла, а обработка проводится за счет струи, которая вырывается из отверстия под большим давлением. Такая схема не часто применяется только в том случае, если требуется проведение работ с неметаллическими изделиями.

Преимущества использования устройства

Плазменно-воздушная резка получила широкое распространение в различных сферах. Она активно применяется и в машиностроении, и на промышленных предприятиях, а также в любых других областях деятельности. Это позволяет значительно повысить производительность труда, а также создавать полностью идентичные элементы.

Что же касается преимуществ именно в пользу использования плазматрона, то стоит выделить следующие особенности:

  • Простота использования и эффективность обработки.
  • Гладкий срез, который не нуждается в шлифовке и механической зачистке.
  • Минимальная область нагрева — идеально точный раскрой, а также отсутствие деформации материала.
  • Надежная работа — устройство рассчитано на продолжительный период активной эксплуатации.

А чтобы работа была комфортной и удобной, важно правильно подобрать ручной резак — все зависит от того, в каких условиях и с какими материалами предстоит работать.

Какие параметры стоит учитывать

Выбирая плазморез, необходимо детально изучить особенности и технические характеристики изделия. В зависимости от этого будет зависеть срок работы устройства и его функциональность. При сравнении плазменных резаков, стоит определить, для работы с какими материалами они предназначены.

Предпочтительнее выбрать универсальный вариант, особенно если он предназначен для частого использования. Его стоимость выше, но при этом это выгоднее, покупки нескольких отдельных изделий.

Если же важно добиться идеального качества раскроя, а также безупречного разреза, который не нуждается в зачистках, то стоит определить функции изделия, подбирая его в соответствии с обрабатываемыми материалами. Эта информация указывается в технической документации, либо же пометка может быть выполнена на самом аппарате.

Самостоятельное изготовление ручного оборудования

Можно и вовсе собрать необходимое оборудование из инверторной сварки своими силами. Это достаточно простая задача, с которой легко справиться, приобретя необходимые элементы и используя для их соединения подходящую схему.

При выборе электродов стоит отдать предпочтение гафнию, так как это самый безопасный материала. Качество раскроя зависит и от диаметра, а также длины сопла. Выбор параметров зависит от особенностей изделия — для ручного аппарата оптимальны будут показатели 3 и 7 см соответственно.

При этом важно учитывать, что чем длиннее сопло — тем удобнее с ним работать, но срок его службы в этом случае сокращается. Поэтому столь необходимо придерживаться оптимального баланса. Для работы оборудования потребуется и компрессор. Если речь идет о ручной модели, то в случае используется сжатый воздух. Промышленная аппаратура функционирует на основе различных газов и их смесей (водород, кислород, азот, гелий).

Компрессор необходим для подачи сжатого воздуха — он подключается при помощи специального шланга.

А чтобы соединить все элементы схемы, необходимо использовать кабель-шланговый пакет. Соответственно, создавая плазмотрон из инверторной сварки или же трансформатора, необходимо соединить этот источник с электродом.

Как обеспечить безопасность при работе?

Завершив создание плазмотрона, необходимо провести тщательную проверку. Необходимо еще раз свериться со схемой, убедившись в том, что оборудование исправно. Если рабочая дуга не зажигается или же гаснет спустя непродолжительное время работы, то вероятно аппарат неисправен.

При правильном использовании устройства оно полностью безопасно и может применяться даже в домашних условиях — в быту, особенно в сельскохозяйственной сфере, подобные приборы весьма актуальны. Поэтому очень важно соблюдать аккуратность, а также следовать требованиям безопасности. И в результате получится качественный срез, металл не оплавится, а край не будет деформирован или покрыт окалиной.

Заключение

Ручной плазматрон — удобное в работе изделие, которое отличается практичность и эффективностью обработки. Благодаря его применению удается добиться безукоризненного результата, работая с различными типами материалов, как металлами, проводящими ток, так и с другими типами изделий.

Плазменно-дуговая резка — особенности процесса и оборудования

Процесс плазменной дуги всегда рассматривался как альтернатива кислородно-топливному процессу. В этой части серии описываются основы процесса с упором на рабочие характеристики и преимущества многих вариантов процесса.

Щелкните здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Основы процессов

Процесс плазменной резки показан на Рис.1 . Основной принцип заключается в том, что дуга, возникающая между электродом и деталью, сужается с помощью медного сопла с мелким отверстием. Это увеличивает температуру и скорость плазмы, выходящей из сопла. Температура плазмы превышает 20 000 ° C, а скорость может приближаться к скорости звука. При использовании для резки поток плазменного газа увеличивается, так что глубоко проникающая плазменная струя прорезает материал, а расплавленный материал удаляется в вытекающей плазме.

Процесс отличается от кислородно-топливного процесса тем, что в плазменном процессе используется дуга для плавления металла, тогда как в кислородно-топливном процессе кислород окисляет металл, а тепло от экзотермической реакции плавит металл. Таким образом, в отличие от кислородно-топливного процесса, плазменный процесс может применяться для резки металлов, образующих тугоплавкие оксиды, таких как нержавеющая сталь, алюминий, чугун и сплавы цветных металлов.

Источник питания

Источник питания, необходимый для процесса плазменной дуги, должен иметь падающую характеристику и высокое напряжение.Хотя рабочее напряжение для поддержания плазмы обычно составляет от 50 до 60 В, напряжение холостого хода, необходимое для зажигания дуги, может достигать 400 В постоянного тока.

При зажигании пилотная дуга образуется внутри корпуса горелки между электродом и соплом. Для резки дуга должна передаваться на заготовку в так называемом «переносном» режиме дуги. Электрод имеет отрицательную полярность, а деталь — положительную полярность, так что большая часть энергии дуги (примерно две трети) используется для резки.

Состав газа

В традиционной системе с вольфрамовым электродом плазма инертна и образуется с использованием аргона, аргона-H 2 или азота. Однако, как описано в Варианты процесса , можно использовать окисляющие газы, такие как воздух или кислород, но электрод должен быть медным с гафнием.

Расход плазменного газа имеет решающее значение и должен быть установлен в соответствии с уровнем тока и диаметром отверстия сопла. Если поток газа слишком мал для текущего уровня или уровень тока слишком высок для диаметра отверстия сопла, дуга гаснет, образуя две последовательные дуги, электрод к соплу и сопло к заготовке.Эффект «двойной дуги» обычно катастрофичен при плавлении сопла.

Качество резки

Качество кромки плазменной резки такое же, как при кислородно-топливной технологии. Однако, поскольку плазменная резка плавлением, характерной особенностью является более высокая степень плавления по направлению к верхней части металла, что приводит к скруглению верхней кромки, плохой прямоугольности кромки или скосу на кромке реза. Поскольку эти ограничения связаны со степенью сужения дуги, доступны несколько конструкций горелок для улучшения сужения дуги и обеспечения более равномерного нагрева в верхней и нижней части реза.

Варианты процесса

Варианты процесса, Рис. 2a — 2e , в основном были разработаны для улучшения качества резки и стабильности дуги, уменьшения шума и дыма или увеличения скорости резки.

Двойной газ

Процесс работает в основном так же, как и в традиционной системе, но вокруг сопла установлен вторичный газовый экран, Рис. 2a . Благоприятные эффекты вторичного газа заключаются в увеличении сужения дуги и более эффективном «удалении» окалины.Плазмообразующий газ обычно представляет собой аргон, аргон-H 2 или азот, а вторичный газ выбирается в соответствии с разрезаемым металлом.

Сталь

воздух, кислород, азот

Нержавеющая сталь

азот, аргон-H 2 , CO 2

Алюминий

аргон-H 2 , азот / CO 2

Преимущества по сравнению с обычной плазмой:

  • Сниженный риск образования двойной дуги
  • Более высокая скорость резания
  • Уменьшение закругления верхней кромки

Впрыск воды

В качестве плазменного газа обычно используется азот.Вода впрыскивается в плазменную дугу радиально, Рис. 2b , чтобы вызвать большую степень сжатия. Температура также значительно повышается до 30 000 ° C.

Преимущества по сравнению с обычной плазмой:

  • Улучшение качества и прямоугольности пропила
  • Повышенная скорость резания
  • Меньше риска образования двойной дуги
  • Уменьшение эрозии сопла

Водяной кожух

Плазма может работать либо с водяным кожухом, Рис.2c , или даже с заготовкой, погруженной на 50-75 мм ниже поверхности воды. По сравнению с обычной плазмой вода действует как барьер, обеспечивая следующие преимущества:

  • Удаление дыма

  • Снижение уровня шума
  • Увеличение срока службы сопла

В типичном примере уровней шума при высоких уровнях тока 115 дБ для обычной плазмы водяной кожух был эффективным для снижения уровня шума до 96 дБ и резки под водой до 52–85 дБ.

Поскольку водяной кожух не увеличивает степень сжатия, прямоугольность режущей кромки и скорость резания заметно не улучшаются.

Воздушная плазма

Инертный или инертный плазмообразующий газ (аргон или азот) можно заменить воздухом, но для этого требуется специальный электрод из гафния или циркония, установленный в медном держателе, Рис. 2d . Воздух также может заменить воду для охлаждения горелки. Преимущество воздушной плазменной горелки в том, что в ней вместо дорогих газов используется воздух.

Следует отметить, что, хотя электрод и сопло являются единственными расходными материалами, электроды с гафниевым наконечником могут быть дорогими по сравнению с вольфрамовыми электродами.

Плазма высокой толерантности

В попытке улучшить качество резки и конкурировать с превосходным качеством резки лазерных систем, доступны системы плазменно-дуговой резки с высокой толерантностью (HTPAC), которые работают с сильно сжатой плазмой. Фокусировка плазмы осуществляется за счет закручивания генерируемой кислородом плазмы, когда она входит в отверстие для плазмы, и вторичный поток газа впрыскивается после плазменного сопла, Рис.2д . В некоторых системах дугу окружает отдельное магнитное поле. Это стабилизирует плазменную струю, поддерживая вращение, вызванное закрученным газом. Преимущества систем HTPAC:

  • Качество резки находится между обычной плазменной резкой и лазерной резкой
  • Ширина узкого пропила
  • Меньше искажений за счет меньшей зоны термического влияния

HTPAC — это механизированная техника, требующая высокоточного высокоскоростного оборудования. Основные недостатки заключаются в том, что максимальная толщина ограничена примерно 6 мм, а скорость резки обычно ниже, чем при обычных плазменных процессах, и составляет примерно 60-80% от скорости лазерной резки.

Эта статья была подготовлена ​​Биллом Лукасом в сотрудничестве с Дерриком Хилтоном, BOC

Как работает плазменная резка и что такое плазменная резка


Вы чувствуете себя подавленным, пытаясь понять, что такое плазменная резка? Мы знаем, что это может показаться действительно сложной областью работы, когда вы впервые на нее смотрите. Даже терминология может показаться странной, например, что такое «вихревое кольцо», когда оно дома?

К счастью, если немного углубиться, все не так сложно, как кажется на первый взгляд.Несмотря на то, что используемая технология очень впечатляющая, а выходные температуры невероятны, практическое применение плазменной резки довольно просто.

Итак, мы составили для вас супер-руководство, в котором есть все, что вам нужно знать о плазменной резке. Он знакомит вас с основами из раздела «Что такое плазма?» а затем проведет вас через все гайки и болты того, как работает плазменная резка, прежде чем завершить некоторые из вопросов, которые часто возникают у людей об этой работе.

Мы обещаем, что к концу все станет ясно, и вы сможете объяснить плазменную резку, как старые руки.

Прежде чем мы сможем поговорить о том, как работает плазменная резка, нам сначала нужно ответить на вопрос: «Что такое плазменная резка?»

Возможно, вы слышали в школе о трех состояниях материи: твердое, жидкое и газообразное. Ну, их больше трех, и плазма — это четвертое состояние материи.

Материя переходит из одного состояния в другое, когда вы добавляете энергию молекулам или атомам материала.Так, если, например, нагреть лед, он тает и превращается в воду.

Тогда, если вы нагреете его еще немного, он станет газом или паром, как мы обычно называем водяной пар. Наконец, если вы нагреете его еще больше, газ разделится на ионы, и в этот момент он будет проводить электричество и считается плазмой.

Проще говоря, плазменные резаки проталкивают электрическую пилотную дугу через узкое отверстие, заполненное газом. Плазменный газ может быть любым кислородом, аргоном, производственным воздухом, азотом и т. Д.

Этот процесс нагревает газ до температуры, достаточной для перехода в плазму, четвертое состояние вещества.

В качестве электрического проводника плазма может затем образовывать цепь с металлом (или другим материалом), который разрезается, и это приводит к тому, что плазменная дуга может прорезать материал.

Ограниченное отверстие называется соплом. Это узкое отверстие проталкивает газ с очень высокой скоростью, а очень высокотемпературный газ, проходящий через сопло на металл, позволяет ему прорезать металл почти так же, как нож проходит через масло.

Пилотная дуга, которая создается в большинстве высококачественных плазменных резаков, действует между электродом и соплом для ионизации газа до начала переноса дуги.

В меньших моделях плазменного резака вы можете обнаружить, что создание плазмы начинается, когда наконечник резака используется для создания искры путем прикосновения к металлической поверхности или может использоваться пусковая цепь (высокочастотная конструкция, которая является очень похоже на свечу зажигания в автомобильном двигателе). Стоит отметить, что для работы на станках с ЧПУ вы можете использовать только плазменный резак, который использует пилотную дугу.

Подпишитесь: Получите БЕСПЛАТНО 30-страничную таблицу символов сварки в формате PDF с примерами для каждого символа!

Ручной режим

На изображении показан рабочий, режущий металл плазменным резаком. Автор изображения — Jbolles на Flicker.

Если вы хотите использовать ручную плазменную систему (машины для плазменной резки 110/220 В), неплохо знать, что, когда система находится в выключенном состоянии, сопло и электрод будут соприкасаться внутри резака.

Как только вы нажимаете на спусковой крючок, из источника питания вырабатывается постоянный ток, который затем проходит через соединение, и в то же время начинает течь плазменный газ.

Затем плазменный газ создает давление внутри сопла до тех пор, пока оно не станет достаточным, чтобы отодвинуть сопло от электрода. Это создает вспомогательную дугу, которая позволяет газу превращаться в плазменную струю.

Как только это происходит, постоянный ток переключается с электрода на сопло и образует путь между электродом и обрабатываемой деталью. Он будет оставаться на месте до тех пор, пока триггер не будет отпущен, после чего он вернется в состояние ВЫКЛ.

Работа с прецизионной плазмой

Видео выше демонстрирует одну из систем прецизионной плазменной резки на примере ESAB.

В прецизионном плазменном резаке дело обстоит иначе. Электрод и сопло отделены друг от друга за счет вихревого кольца. Это кольцо с крошечными вентиляционными отверстиями, которые выталкивают предварительный поток плазменного газа в вихрь.

При включении источника питания он создает до 400 В постоянного тока напряжения холостого хода. Затем в горелку поступает плазменный газ. В этот момент сопло временно подключается к положительному потенциалу источника питания и образует цепь вспомогательной дуги.Электрод, конечно, в этой точке находится под отрицательным потенциалом. Затем консоль дугового запуска создает искру высокой частоты (опять же, как в свече зажигания).

Эта искра позволяет плазменному газу ионизироваться, и он приобретает способность проводить электричество, образуя полную вспомогательную дугу. Как только эта дуга соприкасается с заготовкой, ток смещается, чтобы соединить электрод с разрезаемым металлом. Заготовка всегда лежит на полностью заземленном столе для резки, чтобы во время работы ток не протекал где-либо еще.

Это изменяет постоянный ток для получения правильной силы тока, выбранной пользователем плазменного резака, и переключает предварительную подачу газа на оптимальную смесь газа для материала, который вы режете. Затем вторичный газ, защитный газ, подается через сопло для дальнейшей фокусировки плазменной дуги — это обеспечивает сверхчистый рез, который сохраняет углы скоса как можно меньшими и уменьшает пропил.

Компоненты плазменной системы

Система плазменной резки состоит из 5 основных компонентов:

Блок питания

Источник питания — преобразует одно- или трехфазное сетевое напряжение в полезное постоянное напряжение до 400 В постоянного тока.Это гарантирует, что плазменная дуга остается стабильной на протяжении всего процесса дуговой резки.

Консоль зажигания дуги

Консоль зажигания дуги — это простая схема, которая предназначена для подачи переменного напряжения около 5000 В переменного тока с частотой 2 МГц (что является очень высокой частотой) для создания искры, запускающей плазменную дугу.

Газ

Газы — необходим поток газа, и плазменные системы могут использовать практически любой газ, но обычно азот, производственный воздух, кислород, аргон и т. Д. Они могут служить двум целям: 1.для формирования основы плазменной дуги или 2. для экранирования плазмы для улучшения качества резки

Охлаждение

Система охлаждения — плазменные резаки нагреваются настолько, что, если бы в них не было системы охлаждения, сопло или электрод могли загореться, поэтому для постоянного контроля температуры используется система жидкостного охлаждения.

Факел

Плазменный резак — плазменный резак предназначен для правильного выравнивания плазменной дуги и обеспечения эффективной работы системы охлаждения.Расходные материалы для плазменного резака включают сопла, электрод и вихревые кольца.

Материальные аспекты

Плазменным резаком можно резать только электропроводящие предметы. Это связано с тем, что материал является частью цепи плазменной дуги. Если он не электропроводен — цепи и резки нет.

Это означает, что он подходит для большинства металлов, включая:

  1. Конструкционная сталь, нержавеющая сталь, нелегированная, высоколегированная и низколегированная сталь
  2. Металлические плакированные пластины
  3. Алюминий

Вы также можете использовать плазменную резку латуни, чугуна, меди и титана, но температура плавления этих материалов может помешать получению качественной режущей кромки.

Вы можете использовать плазменную резку для резки материала толщиной от 0,5 мм до 180 мм, хотя это зависит от машины плазменной резки и материала.

Процесс плазменно-дуговой резки

Существует множество вариантов процесса плазменной резки, но основные принципы этого процесса остаются неизменными при резке нержавеющей стали, конструкционной стали, легированной стали, меди или любого другого материала или листового металла.

Этот процесс состоит из пяти отдельных этапов:

Intitiation

Запуск вспомогательной дуги — это момент, когда подается команда пуска и в который генерируется начальная дуга, чтобы вызвать приток газа к электроду и вытеснить его через газовое сопло.

Генерация основной дуги

Генерация основной дуги — следующим шагом является зажигание дуги и обеспечение образования электрической дуги между электродом в машине для плазменной резки и самой заготовкой, и в этот момент начинается резка, и в то же время, если два плазменных газа При необходимости защитный газ начнет поступать для оттачивания режущего пламени.

Местное отопление

Локальный нагрев и плавление — тогда, когда плазма начинает работать, температура повышается, что вызывает локальный нагрев и плавление заготовки, но это также может вызвать проблемы внутри сопла, и, следовательно, на этом этапе требуется система охлаждения.

Выброс материала

Выброс материала — ослабленный материал из заготовки затем выталкивается из пропила с использованием кинетической энергии, которая передается потоком газа плазменной струи.

Механизм

Движение дуги — затем после выброса материала плазменная дуга перемещается по поверхности материала до завершения процесса резки.

Варианты процесса плазменной резки

Как правило, процесс плазменной резки одинаков во всех вариантах.Тем не менее, каждый вариант резки дает определенное преимущество в зависимости от области применения, в которой он используется для

.

Под вариациями понимаются различные способы использования плазмы для резки в зависимости от системы охлаждения, конструкции электродов в плазменной горелке, используемого плазменного газа или последнего типа применяемой плазмы для резки.

Некоторые из доступных опций:

Стандартный

Стандартная / обычная плазменная дуговая резка — отверстие сопла — единственное, что используется для ограничения плазменной дуги, и вторичная среда не используется (охлаждающей жидкостью обычно является вода или воздух).

Со вторичной средой

Плазменно-дуговая резка с использованием вторичной среды — это когда вторичная среда (то есть другая среда) втягивается в плазменный резак для дальнейшего сжатия плазменной дуги и обеспечения определенных характеристик, которые зависят от области применения, для которой плазменная струя используется. использовал.

С впрыском воды

Плазменно-дуговая резка с впрыском воды — в этой форме плазменной резки вода впрыскивается в плазменную дугу, что приводит к значительному повышению температуры через газовое сопло примерно до 30 000 градусов по Цельсию, и это может улучшить качество получаемой резки.

Преимущества и недостатки плазменной резки

На изображении показан ручной плазменный резак. Изображение Тима Дриваса в Википедии.

К преимуществам плазменной резки можно отнести:

  • Это зависит от серии станка для плазменной резки, но часто можно использовать одну или несколько горелок одновременно.
  • Вы можете разрезать любой материал, проводящий электричество
  • Вы можете легко найти высоколегированную сталь, алюминий и аналогичные материалы средней или большой толщины.
  • Вы получаете превосходные характеристики при работе с мелкоуглеродистой и средней сталью любой толщины.
  • Вы можете вспахивать высокопрочную конструкционную сталь без нагрева, как при других методах резки.
  • Скорость плазменной резки примерно в 10 раз выше, чем газокислородной резки
  • Позволяет эффективно обрабатывать высококачественную заготовку для толстого и среднего листового металла.
  • Плазменная резка идеально подходит для автоматизации процесса резки
  • При плазменной резке под водой — очень низкий уровень шума и очень низкое тепловое воздействие

К недостаткам плазменной резки можно отнести:

  • Максимальный размер резки по-прежнему ограничен 180 мм при сухой плазменной резке и только 120 мм при работе под водой
  • Вы все равно получаете несколько более широкий пропил, чем идеальный
  • Потребляемая мощность при плазменной резке высока
  • Он не обеспечивает такое же качество резки, как лазерная резка.
  • Это намного дороже в эксплуатации, чем кислородно-ацетиленовая система.
  • Вы можете обнаружить, что сухая резка шумнее, чем вы предпочитали

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Опасны ли пары плазменной резки?

В то время как технически пары от плазменной резки не опасны — пары от разрезаемого металла опасны.Большинство металлов при сжигании на воздухе образуют токсичные отложения, которые нельзя вдыхать, даже оксид железа (ржавчина) при вдыхании может накапливаться в легких и со временем нанести реальный вред вашему здоровью.

Нужна сварочная маска для плазменной резки?

Официально? Нет. При плазменной резке можно просто надеть защитные очки, но мы рекомендуем, чтобы при плазменной резке обязательно надевать как защитные очки, так и сварочную маску. Это дает вашим глазам максимальную защиту независимо от метода резки, с которым вы работаете.

Может ли плазменный резак резать дерево?

Что такое плазменная резка? Это использование плазменной резки для резки материалов, и для того, чтобы это происходило эффективно, необходимо, чтобы разрезаемый материал был электропроводным. Если она не является электропроводной, дуга пропадет — древесина не электропроводна, и плазменный резак не может резать древесину.

Будет ли плазменный резак резать ржавый металл?

Да, потому что ржавчина проводит электричество так же хорошо, как и любой другой металл, поэтому ржавчина совсем не препятствует процессу плазменной резки.Он прорежет грязную, ржавую и даже окрашенную сталь такого же качества, как и нержавеющую сталь.

Опасны ли плазменные резаки?

Да. Тепло, выделяемое при плазменной резке, невероятно интенсивно. Есть риски для ваших глаз (вы всегда должны носить очки с боковым щитком и сварочным шлемом), вашей одежды (вам нужно использовать огнестойкие костюмы) и даже ног и рук (требуются специальные перчатки и обувь).

Даже при всем этом существует риск искр или расплавленного металла, которые могут стать причиной пожара на рабочем месте или на столе для резки.

Насколько толстым может резать плазменный резак?

Это в некоторой степени зависит от машины и материала. Тем не менее, ваш средний ручной плазменный резак с радостью произведет плазменную резку листа стали или нержавеющей стали толщиной до 38 мм.

Однако, если вы используете плазменный резак с компьютерным управлением, он может выполнять плазменную резку толщиной до 180 мм.

Что ждет плазменную резку в будущем?

В наши дни вы можете использовать высококлассные плазменные резаки, чтобы проработать невероятные 200 дюймов металлической пластины за одну минуту. При этом они производят 40 000 градусов тепла.

Ничего подобного. Ученые доказали, что вы можете производить плазменную резку с температурой до 10 триллионов градусов. Конечно, маловероятно, что такой режущий плазменный инструмент когда-либо понадобится для резки металла, но он показывает, что у этой технологии есть огромный потенциал в будущем.

Текущая проблема с плазменным резаком — это мусор, который он оставляет после себя, а именно окалина. Это своего рода осадок, который образуется расплавленным металлом, который прилипает к углам металла и существенно ухудшает качество резки.

Качество резки оборудования для лазерной или водной резки, напротив, намного выше, чем при плазменной резке. Это означает, что после завершения резки не требуется никаких отделочных работ.

Если бы вы спросили на некоторых семинарах, «что такое плазменная резка?» они ответят, что это генератор отделочных работ.Они предпочли бы использовать в своей работе оборудование для лазерной резки или оборудование для гидрорезки, но эти станки дороги, обычно недоступны в портативных моделях, и они выполняют работу в 100 раз дольше, чем плазменные резаки.

Итак, долгожданное будущее плазменной резки — это более чистая отделка получаемой резки. Если они смогут справиться с этим, сохраняя при этом скорость плазменной резки, как сейчас, они будут непревзойденной силой в мире резки.

Плазменно-дуговая резка — Weld Guru

Оборудование для плазменной резки

В процессе плазменной и плазменной резки используется нагретый газ для резки металла (30 000 градусов по Фаренгейту).

Процесс заключается в нагревании газа до температур, при которых он ионизируется или проводит электричество. Газ сжимается и выстреливает через вольфрамовый электрод.

Машина плазменной резки добавляет электричество, которое образует цепь с металлом, который нужно разрезать.

В процессе выделяется тепло, которое превращает газ в плазму, способную резать металл.

Этот процесс можно использовать как для резки металла, так и для строжки. При строжке процесс обеспечивает более низкую стоимость, меньший уровень дыма и шума по сравнению сстрожка угольной дугой.

Аппарат относительно прост в использовании… Проверьте газовые линии и соединения, включите воздушный компрессор (для моделей с воздушным охлаждением), а затем включите питание.

Легко!

Обзор

В процессе плазменной резки металл режется путем плавления части металла суженной дугой. Высокоскоростной струйный поток горячего ионизированного газа плавит металл, а затем удаляет расплавленный материал, образуя пропил. Базовая компоновка горелки для плазменной резки, аналогичной горелке для плазменной сварки, показана на рисунке 10-71.

Существуют три варианта процесса:

  • слаботочная плазменная резка
  • сильноточная плазменная резка
  • резка с добавлением воды

Слаботочная дуговая резка, которая позволяет производить высококачественную резку тонких материалов, использует максимум 100 ампер и гораздо меньшую горелку, чем сильноточная версия. Были разработаны модификации процессов и оборудования, позволяющие использовать кислород в газообразном сопле для обеспечения эффективной резки стали.

Все плазменные горелки сужают дугу, пропуская ее через отверстие, когда она движется от электрода к заготовке. Когда газ через отверстие проходит через дугу, он быстро нагревается до высокой температуры, расширяется и ускоряется при прохождении через сужающее отверстие. Интенсивность и скорость плазменного газа дуги определяются такими переменными, как тип газа через отверстие и его входное давление, форма и диаметр сужения отверстия, а также плотность энергии плазмы на изделии.

Сужение сопла фокусирует дугу. Поток газа контролирует скорость плазмы.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Процесс плазменной резки дает множество преимуществ:

    • Небольшой риск изменения формы металла (так называемая деформация)
    • Точная резка
    • Бесшлаковая резка при работе с алюминием, нержавеющей и углеродистой сталью
    • Работает по всем позициям
    • Быстрый процесс
    • Работает со многими типами металлов
  • Не требуются газовые баллоны

Недостатки

Некоторые недостатки плазменной резки:

  • Создает небольшой скос (приблизительно 7 градусов)
  • Риск поражения электрическим током при небезопасной эксплуатации
  • Требуется источник чистого воздуха — в некоторых теперь есть компрессоры, построенные в
  • Для работы требуется электричество, поэтому не совсем портативный
  • Неэкономично для очень толстой стали

Операция плазменно-дуговой резки

Базовая схема плазменной резки показана на рисунке 10-72.Процесс работает на постоянном токе, прямой полярности (dcsp), отрицательном электроде и суженной переносимой дуге.

В режиме перенесенной дуги дуга возникает между электродом в горелке и заготовкой. Дуга инициируется пилотной дугой между электродом и сужающим соплом. Сопло соединено с землей (плюсом) через токоограничивающий резистор и контакт реле вспомогательной дуги.

Пилотная дуга инициируется высокочастотным генератором, подключенным к электроду и соплу.Затем источник сварочного тока поддерживает эту слаботочную дугу внутри горелки. Ионизированный газ из дроссельной дуги выдувается через сужающее отверстие форсунки.

Это формирует путь с низким сопротивлением для зажигания основной дуги между электродом и заготовкой.

Когда зажигается основная дуга, реле вспомогательной дуги может размыкаться автоматически, чтобы избежать ненужного нагрева сужающего сопла.

Принципы работы

Расходные материалы для плазменной резки: качество и скорость резки снизятся при повреждении электрода или наконечника сопла.

Базовая схема плазменной резки показана на рисунке 10-72.Процесс работает на постоянном токе, прямой полярности (dcsp), отрицательном электроде и суженной переносимой дуге. В режиме перенесенной дуги дуга зажигается между электродом в горелке и заготовкой. Дуга инициируется пилотной дугой между электродом и сужающим соплом. Сопло соединено с землей (плюсом) через токоограничивающий резистор и контакт реле вспомогательной дуги. Пилотная дуга инициируется высокочастотным генератором, подключенным к электроду и соплу.

Базовая схема плазменной резки — Рис. 10-72

Затем источник сварочного тока поддерживает эту слаботочную дугу внутри горелки. Ионизированный газ из дроссельной дуги выдувается через сужающее отверстие форсунки. Это создает путь с низким сопротивлением для зажигания основной дуги между электродом и заготовкой. Когда загорается основная дуга, реле вспомогательной дуги может размыкаться автоматически, чтобы избежать ненужного нагрева сужающего сопла.

Поскольку сопло, сужающее плазму, подвергается воздействию высоких температур факела плазмы (по оценкам, от 18 032 до 25 232 ° F (от 10 000 до 14 000 ° C)), сопло должно быть изготовлено из меди с водяным охлаждением.Кроме того, горелка должна быть спроектирована так, чтобы создавать пограничный слой газа между плазмой и соплом.

Горелки

Дуговый запуск плазменной горелки

Плазменные резаки подходят для держателей резаков в автоматических машинах для газовой резки.

В качестве ориентира при включении резака для плазменной резки поместите наконечник на 1/4 дюйма над пластиной. Не прикасайтесь к пластине (следуйте инструкциям производителя).

Всегда начинайте с края, подложив под наконечник металл.

Сильноточная резка

Узкий рез, оставшийся после процесса плазменной резки

Для резки с большим током резак устанавливается на механической каретке.Автоматическая фигурная резка может выполняться с помощью того же оборудования, что и для кислородной резки, если достигается достаточно высокая скорость движения. Для уменьшения дыма и шума вокруг плазмы используется водяная струя. Рабочие столы, содержащие воду, которая контактирует с нижней стороной разрезаемого металла, также уменьшают шум и дым.

позиций резки

Горелка для плазменной резки может использоваться во всех положениях. Его также можно использовать для пробивки отверстий и строжки. Резак имеет специальную конструкцию для резки и не используется для сварки.

При использовании в неровных позициях используйте маломощные плазменные машины с током менее 100 ампер. Машины большей мощности могут быть опасны, когда они находятся вне горизонтального положения.

Процедуры

Порядок действий при плазменной резке следующий (ознакомьтесь с инструкциями производителя для вашего конкретного устройства, это общие рекомендации):

  1. Проверьте давление воздуха (должно быть около 70 фунтов на квадратный дюйм).
  2. Прикрепил зажим заземления к разрезаемому металлу
  3. Включите резку
  4. Отрегулируйте силу тока в соответствии со спецификацией производителя для металла и толщины металла
  5. Положение защитного разреза по металлу
  6. Нажать кнопку зажигания и установить дугу
  7. Переместите дугу над линией разреза и разрежьте.При необходимости подумайте об использовании направляющей шины, которая поможет сделать рез более ровным. Держите защитный колпачок и сужающее сопло на 1/8 — 1/4 дюйма над разрезаемой поверхностью. Не тяните защитный колпачок и суживающую насадку по металлу, если они не предназначены для использования таким образом. Совет: сделайте разрез на стороне отходов линии разреза.
  8. Для более толстого металла используйте меньшую скорость движения. Направление резака (вбок, назад, вперед) выбирается резаком.
  9. Переместите резак как можно быстрее.
  10. При использовании сжатого воздуха убедитесь, что он не содержит влаги. Линия оснащена воздушным фильтром, который кондиционирует воздух для улучшения качества плазменной резки.

Металлы

Металлы, обычно обрабатываемые этим способом, — это алюминий и нержавеющая сталь. Этот процесс также может использоваться для резки большинства металлов, не содержащих железа (цветных), а также:

  • алюминий
  • латунь
  • углеродистые стали
  • чугун
  • медные сплавы
  • медь
  • высокий никель
  • магний
  • низкоуглеродистая сталь
  • никелевые сплавы
  • нержавеющая сталь

Органы управления

Для регулировки потока как плазмы, так и вторичного газа требуются специальные элементы управления.Требуется охлаждающая вода для горелки, и она контролируется реле давления или потока для защиты горелки. Система охлаждения должна быть автономной, в ее состав входят циркуляционный насос и теплообменник.

Варианты процесса

Несколько вариантов процесса используются для улучшения качества PAC для конкретных приложений. Как правило, они применимы к материалам в диапазоне толщины от 1/8 до 1-1 / 2 дюйма (от 3 до 38 мм). Дополнительная защита в виде газа или воды используется для улучшения качества резки.

Двухпоточная плазменная резка

Двухпоточная плазменная резка создает вторичную газовую подушку вокруг дуговой плазмы, как показано на рисунке 10-73. Обычным газом через сопло является азот. Защитный газ выбирается для разрезаемого материала. Для мягкой стали это может быть двуокись углерода (CO2) или воздух; для нержавеющих сталей, СО2; и смесь аргона с водородом для алюминия. Для низкоуглеродистой стали скорость резки немного выше, чем при традиционной плазменной резке, но качество резки неудовлетворительно для многих областей применения.

Двухпоточная плазменная дуговая резка — Рис. 10-73

Плазменная резка с защитой от воды

Этот метод аналогичен двухпоточной плазменной резке. Вместо вспомогательного защитного газа используется вода. Внешний вид среза и срок службы сопла улучшаются за счет использования воды вместо газа для дополнительной защиты. Прямолинейность реза и скорость резания существенно не улучшаются по сравнению с обычным PAC.

Плазменная резка с впрыском воды

В этой модификации процесса PAC используется симметричная струя воды, падающая рядом с отверстием сужающего сопла, для дальнейшего сужения плазменного пламени.Расположение показано на рисунке 10-74. Струя воды также защищает плазму от смешивания с окружающей атмосферой. Конец сопла может быть изготовлен из керамики, что предотвращает образование двойной дуги. Сжатая водой плазма дает узкий, четко очерченный разрез на скоростях выше, чем у обычного PAC. Поскольку большая часть воды выходит из сопла в виде брызг жидкости, она охлаждает край пропила, образуя острый угол. Пропил чистый. Когда газ через отверстие и вода впрыскиваются по касательной, плазменный газ закручивается, когда выходит из сопла и струи воды.Это может обеспечить качественную перпендикулярную поверхность на одной стороне пропила. Обратная сторона пропила скошена. При фигурном резании направление движения необходимо выбирать так, чтобы на детали производился перпендикулярный разрез, а на обрезке — скос.

Устройство плазменной дуги для нагнетания воды — Рис. 10-74 Вентиляция

Количество выделяемых газов и зубьев требует использования местной вытяжки для надлежащей вентиляции. Стрижку следует производить над резервуаром для воды, чтобы частицы, снятые с среза, падали в воду.Это поможет уменьшить количество паров, выделяемых в воздух.

Если порезать объект, который может отбрасывать шлейф, например бочку, будьте осторожны или полностью избегайте такой ситуации.

Приложения

Пример плазменно-дуговой резки

Плазменно-дуговая резка может использоваться для резки любого металла. Большинство приложений для:

  • углеродистая сталь
  • алюминий
  • нержавеющая сталь

Может использоваться для резки штабелей, снятия фаски с листа, фигурной резки и пробивки отверстий.

Предупреждения о безопасности

При работе с мощным оборудованием необходимо надевать средства защиты органов слуха. Уровень шума, создаваемый мощным оборудованием, вызывает дискомфорт. На резаке должны быть средства защиты органов слуха.

Также необходимо надевать обычную защитную одежду для защиты резака от дуги. Это включает в себя защитную одежду, перчатки и шлем.

Пассивная сварочная маска должна быть оснащена абажуром №

. 9 фильтровальных стеклянных линз. В качестве альтернативы вы должны носить шлем с автоматическим затемнением.

Существует множество областей применения для слаботочной плазменной резки, включая резку нержавеющей стали и алюминия для производства и технического обслуживания. Плазменная резка также может использоваться для резки стопкой, и она более эффективна, чем резка стопкой с помощью кислородно-ацетиленовой горелки. Слаботочную плазменную строжку можно также использовать для улучшения отливок.

Избегайте резки на влажных или сырых участках, так как это увеличивает риск поражения электрическим током.

Используйте машины большей мощности (более 100 ампер) на ровных участках.Уточняйте у производителя точные характеристики.

Поиск и устранение неисправностей

Качество процесса плазменной резки может снизиться, если:

  • необходимо заменить электрод (срок службы электродов в 2 раза превышает срок службы сужающей насадки)
  • изношена стяжная насадка

Определите плазменную резку — ознакомьтесь с программным обеспечением для плазменной резки и плазменной резки

Компоненты плазменной системы

Базовая система плазменной резки включает следующие компоненты:

  • Источник питания — Источник постоянного тока постоянного тока.Напряжение холостого хода обычно находится в диапазоне от 240 до 400 В постоянного тока. Выходной ток (сила тока) и общая мощность источника питания в киловаттах определяют скорость и толщину резки системы. Основная функция источника питания — обеспечение необходимой энергии для поддержания плазменной дуги после ионизации.
  • Схема зажигания дуги — В большинстве горелок с жидкостным охлаждением на 130 ампер и выше это схема высокочастотного генератора, которая вырабатывает переменное напряжение от 5000 до 10000 вольт на частоте примерно 2 МГц.Это напряжение создает внутри горелки дугу высокой интенсивности для ионизации газа и образования плазмы. Вместо схемы пуска с высокой частотой, описанной выше, в воздушно-плазменных горелках обычно используется движущийся электрод или технология «обратного пуска» для ионизации газа.
  • Горелка — служит держателем расходуемого сопла и электрода и обеспечивает охлаждение (газ или вода) этих деталей. Сопло и электрод сжимают и удерживают плазменную струю.

Программное обеспечение для плазменной резки

Для механизированной резки используется программное обеспечение плазменной резки для программирования станка.В некоторых случаях программное обеспечение ЧПУ можно использовать для программирования отдельных деталей или небольших серий, но большинство производителей и производителей полагаются на программное обеспечение, обычно называемое программным обеспечением для раскроя CAD / CAM, которое предлагает гораздо более широкие функции и возможности.

Некоторые типы программного обеспечения CAD / CAM для раскроя для плазменной резки могут контролировать и автоматически настраивать практически все аспекты операции плазменной резки. Например, Hypertherm ProNest ® поддерживает такие параметры, как ток дуги, напряжение, предварительный поток газа, настройки потока резки, скорости резки, высоты резки, типы прожига, высоты прожига и т. Д.Все это предназначено для упрощения работы оператора станка и повышения производительности.

Другие функции, обычно встречающиеся в программном обеспечении плазменной резки:

  • Предотвращение столкновений
  • Цепная резка
  • Мостовая резка
  • Резка общей линии
  • Многоголовочная резка
  • Разрез скелета

И в некоторых случаях программное обеспечение может помочь в достижении оптимальных результатов, например:

  • Повышенное качество отверстий
  • Более простая установка фаски
  • Более короткое время цикла

Типовые области применения и отрасли

Плазма

используется как в ручных, так и в механизированных системах для резки широкого спектра проводящих материалов, включая низкоуглеродистую сталь, углеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, медь, латунь и другие металлы.

Применения для резки включают:

Отрасли и рынки включают:

  • Сельское хозяйство и животноводство
  • Судостроение
  • Горное дело
  • Энергия
  • ОВК и механическое производство
  • Сервисные центры металлоконструкций
  • Строительное оборудование
  • Реставрация автомобилей
  • Произведения искусства, вывески и украшения
  • Трубы и трубопроводы
  • Общее строительство
  • Гражданское строительство
  • Общие производственные и ремонтные мастерские

Не знаете, какой процесс или метод использовать?

Здесь вы найдете полезную информацию:

Разница между принципом работы плазменной резки и плазменной резки с ЧПУ

Газорезку еще называют кислородной резкой, через высокотемпературное пламя локализованное нагревание поверхности железного листа к точка воспламенения (1000 градусов Цельсия), а затем выпустить кислород под высоким давлением при розжиге лист железа сгорания образует надрез.


Плазменный резак с ЧПУ , также известный как электрический резка, через мощность плазмы для преобразования обычного промышленного электричества в высокоэнергетическую плазменную дугу. Энергия плазменной дуги используется для сжигания стали. пластину, в то время как сжатый газ используется для выдува остатков, чтобы сформировать разрез.


Принцип работы системы управления раскройного станка с ЧПУ:

Управление продольным ходом дальнего света системы ЧПУ для газорезательного оборудования с ЧПУ, управление автомобилем с бокового движение резака, сочетание горизонтального и вертикального движения траектории превращаются в горелку, а заготовка вырезается по форме.В то же время ПЛК в системе управления реализует действие и временное управление газом. регулирующий клапан тракта режущего газа. При фактическом использовании числовых управлять газорезательной машиной, чтобы сохранить высоту режущей головки и константа стального листа, он также должен быть оснащен автоматическим устройство регулировки высоты конденсатора.

Программное и аппаратное обеспечение системы управления компоненты: поскольку газорезательная машина с ЧПУ имеет высокую точность управления и требования к скорости резки, шаговый двигатель может использоваться для движения с разомкнутым контуром контроль.Функция управления системой управления координируется промышленным машина управления и карта управления движением. Мотор-драйвер управления Система может реализовать разделительный привод с прерывистой волной и постоянным током, улучшить точность движения двигателя и решить проблему нагрева при движении большой крутящий момент ну.

Принцип работы плазменного станка с ЧПУ резак: мощность дуги высокоионизированных газов передается на заготовку, высокая температура плавления и обдува заготовки, образование плазменной дуги раскройные работы.

Сжатый воздух в камеру после Факел разделен на две части, а именно на формирование плазменного газа и вспомогательный газ. Газоплазменная дуговая плавка металла и сопутствующие компоненты Вспомогательное газовое охлаждение и резак выдувал расплавленный металл.

В состав режущей способности входят два части: главная цепь и цепь управления. Электрический принцип включает в себя основные цепь, контактор, трехфазный силовой трансформатор с высоким реактивным сопротивлением утечки, трехфазный мостовой выпрямитель, высокочастотная катушка зажигания дуги и защитный элемент.Высокое реактивное сопротивление утечки приводит к внешним характеристикам блок питания.

В этом разница между пламегасителем и принцип работы плазменного резака с ЧПУ.

RobotWorx — Подробная информация о плазменной резке

Плазменная резка — новая область применения благодаря усовершенствованным роботизированным технологиям. Плазменная резка произошла от плазменной сварки в 1980-х годах и когда-то считалась слишком дорогой.Сегодня это стало рентабельным и эффективным способом производства продукции. Плазменные резаки могут варьироваться от ручных устройств до больших резаков в качестве EOAT для роботизированной руки, создавая точные разрезы.

Принцип плазменной резки

Принцип плазменной резки основан на четырех состояниях материи. Большинство знакомо с первыми тремя характеристиками: твердым, жидким и газовым. Однако плазма была открыта как четвертое состояние.

Принцип плазменной резки основан на плазме как газе, который нагревается до экстремальных температур, пока не достигает четвертого состояния вещества.В этом состоянии электроны в атомах плазмы отделяются от своих ядер. Это освобождает электроны, чтобы они могли двигаться с большой скоростью, врезаясь в другие свободные электроны. Эти столкновения вызывают выделение энергии, которая используется в качестве источника питания для плазменных резаков.

Детали плазменной резки

Какое отношение имеют состояния материи к роботизированной резке? Без плазмы резаки не смогли бы делать надрезы.

Когда газ нагревается до состояния плазмы, электронная дуга проходит через суженное отверстие, называемое соплом.Внутри сопла находится электрод, отделившийся от атома при нагревании газа. Пилотная дуга используется в качестве источника питания для электрода, соединяющего его с соплом.

Следующим шагом в принципе плазменной резки является приведение сопла в контакт с металлом, подлежащим резке. При контакте генерируется искра, которая создает электрический ток, давая плазменной резке мощность, необходимую для прорезания металла.

Детали плазменных резаков могут немного сбивать с толку, но, к счастью, вам не нужно разбираться во всех деталях, чтобы воспользоваться их преимуществами.Наряду с экономией денег и времени плазменные резаки обеспечивают чистую / точную резку без металлической стружки.

Для получения дополнительной информации о плазменных резаках или официального предложения свяжитесь с RobotWorx онлайн или по телефону 740-251-4312.

В области плазменной резки, наука имеет значение

Каждый, кто работает в производственном цехе или на механической обработке, ежедневно сталкивается с постоянным потоком науки и технологий. Скорости, кормления, расчеты и реакции — вы должны быть готовы к ответу, когда придет вопрос.

Это не значит, что все легко понять. Некоторые процессы упрощены до нажатия кнопки. И, таким образом, один из самых важных вопросов — каков правильный процесс для проекта резки? — может поставить в тупик даже самых информированных операторов.

В случае базового, но необходимого процесса, такого как резка металла, существуют различные варианты, конкурирующие за инвестиции производителей. Kerf Developments Ltd. предлагает полный спектр технологий резки — профильную резку, газокислородную резку, гидроабразивную резку и плазменную резку высокого разрешения — предлагает учебное пособие по плазменной резке, справедливо полагая, что эта технология, вероятно, выходит за рамки непосредственного понимания многих. потенциальные пользователи.

Все начинается с режущего газа — азота, кислорода, аргона или даже обычного воздуха. Когда газ нагревается до чрезвычайно высоких температур, электроны в молекулах газа вырываются из ядра, превращая газ в плазму.

Плазменный резак направляет этот газ через миниатюрное отверстие, которое пропускает электрическую дугу через поток газа. Это нагревает газ до точки, в которой он превращается в плазму: электроны сталкиваются и выделяют энергию, создавая, таким образом, очень большой объем тепла и потрясающую режущую способность.

Плазменная резка может использоваться для резки твердых металлов, таких как сталь, например, плазменным резаком. При плазменной резке инертные газы, а также сжатый воздух продуваются с очень высокой скоростью и температурой. При нагревании газ переходит в плазменное состояние.

Это обычно называют четвертым состоянием вещества, потому что его свойства отличаются от твердых тел, жидкостей или газов. Чрезвычайно высокая температура плазмы делает ее эффективной средой для резки металлов.Он также движется с достаточной скоростью, чтобы выдувать весь расплавленный металл из разреза.

Варианты плазменной резки, преимущества

Двумя основными типами плазменных резаков являются HF Contact и Pilot Arc.

Резаки контактного типа HF обычно используются в высоковольтных и высокочастотных машинах. Он ионизирует воздух в головке резака и зажигает дугу.

В аппарате плазменной резки с пилотной дугой слабый ток используется для генерации крошечной искры высокой интенсивности внутри резака.Это создает небольшую порцию плазменного газа, которая образует электрический путь прямо к головке резака. Эта дуга может быть направлена ​​на обрабатываемую деталь для процесса резки.

Плазменный резак является эффективным инструментом для резки тонкого и толстого металла, а также неметаллических материалов благодаря своей точности и остроте резки. Эта функциональность делает их идеальными для вырезания угловых и изогнутых рисунков на металлических листах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *