В рамках производства мы часто ощущаем необходимость в быстрой порезке заготовок или деталей. Для этого на помощь приходит аппарат, которые позволяет очень быстрой с этим справится. И далеко не всегда порезка ограничивается только металлом. Касательно использования плазмы, сегодня она также распространена, как и лазер.
Общая информация
Воздушно-плазменная резка заключается в порезке металла с использованием ионизированного газа высокой температуры который проводит электрический ток. Под воздействием теплоты, поверхность металла начинает расплавляться. Газовая струя выдувает расплавленный металл. В случае загрязненной поверхности или наличия на ней дерева или пластмассы, они сгорают и испаряются под воздействием плазменной дуги.
В качестве плазмогенерирующего элемента выступает воздух. Также для могут использоваться азот и водород, их смеси. Наибольший коэффициент полезного действия в этом случае в водороде, который составляет 80%. Для увеличения скорости резки в качестве газовой смеси могут применять аргоново-амиачную смесь. Но следует учитывать, что в этом случае срез может получаться достаточно шероховатым.
Для генерирования плазмы через газ пропускают высокочастотный ток. В счет этого температура возрастает до 8000 °С. Для обеспечения необходимой скорости выхода плазмы, газ подается под высоким давлением. Сопло резака имеет сужение, в счет чего скорость плазмы достигает 800 м/с. И уже на выходе плазма достигает температуры порядка 30000 °С.
Для осуществления процесса резки используют несколько способов. Тот или другой способ применим к разным материалам:
- с использованием струи плазмы – позволяет осуществлять резку различных не металлических изделий. Среди них могут быть изделия из камня, цемента, глины, бетона. Также в такой способ могут резать пластик и дерево.
- с использованием дуги – используют для резки изделий из металла. Это может быть не только лист, но и различные трубы.
Следует учесть, что металлы также могут резаться плазменной струей, однако в большинстве случаев эта технология применяется для вырезания различных отверстий в металле. Это могут быть как какие-то отверстия, так и проемы.
Материалы, которые режут плазмой
Если рассматривать металлы, то это практические любые изделия разной формы с толщиной резки как менее 2 мм, так и до 200 мм. Следует отметить, что для резки не играет роль токопроводимость металла.
Используя плазму, режут, как черные металлы и их сплавы, так и цветные металлы. При резке черных металлов используют такие газы, как воздух либо кислород (активный газ). Если же работа предстоит с цветным металлом, то применяют водород и его смеси с аргоном либо азотом (неактивные газы).
Самыми распространенными металлами, которые используют в порезке является нержавейка, чугун, а также бронза и алюминий. Также с помощью плазмы режут и тугоплавкие металлы, например, титан. Отдельно можно упомянуть о достаточно распространенном виде резки в виде фигурной резки по металлу.
Устройство плазмотрона
Прежде всего следует понимать всю конструкцию аппарата для плазменной резки. Он состоит из инвертора, который выполняет роль источника тока и его преобразователя с переменного в постоянный. Следующее устройство позволяет генерировать искру. И сам плазмотрон, который производит плазму.
Что касается конструкции плазмотрона, то устройство состоит из электрода/катода, имеющего вставку из гафния или циркония, механизма закручивания плазмообразующего газа и изолированного от катода сопла.
Для поджога дуги генерируется искровой заряд большой мощности между электродом и соплом. Замыкание дуги происходит во время соприкосновения с поверхностью металла, которые предполагается к разделке. Следует отметить, что при замыкании дуги не образует контакта с соплом.
Устройство, создающее завихрение, закручивает поток воздуха, который охватывает дугу, тем самым приводя ее в упорядоченный стабильный вид.
Поскольку устройство работает с очень высокой температурой, ему необходимо охлаждение. Хотя некоторые устройства и имеют воздушное охлаждение, зачастую его недостаточно. Поэтому используют жидкостной с различными антифризами или водой.
Ручной плазменный резак
Данное устройство позволяет осуществить порезку металла в обычных бытовых условиях или в масштабах небольшого производственного участка. С помощью него возможно производить работы с толщиной металла порядка 30 мм. Плазма в таком устройстве генерируется обычным воздухом. Производительность аппарата составляет до 90А.
Размеры и вес устройства небольшие, что позволяет выполнять работы даже на весу. Для порезки сопло проводят над металлом с удалением над поверхностью до 40 мм. Так как разделка происходит вручную, не всегда удается удержать резак так, чтобы порезать металл ровно. В случае необходимости отреза ровной линией прибегают к использованию различного род упоров, которые крепятся к соплу. Так обеспечивается качество отреза.
Механизированный плазменный резак
Если порезка становится на производственный поток, ручным устройством уже не отделаешься. Также при необходимости резки более толстого металла, необходимы более мощные аппараты. И плазмогенерирующими газами уже выступают водородно-азотные или аргоновые смеси.
Также может применяться очищенный воздух или же кислород. Все это приводит к необходимости использования механизированного устройства. Здесь вы уже получаете более точно и качественно выполнять порезку металла с толщиной порядка 150 мм. Производительность такого аппарата достигает 1000А.
Здесь уже нет никакого ручного управления резаком. Все автоматизировано и ведение резака программирует компьютер. Для этого достаточно задать необходимые параметры типа металла, его толщины и пр.
Естественное такое устройство уже не выполнить компактным. А для механизированной резки также необходим специальный раскройный стол. Нередко имеется и дополнительное оборудование в виде ванны для охлаждения и др.
Типы устройств плазменной резки
Наряду с обычными аппаратами для сварки плазменные также отличаются от типа подачи тока:
- Устройства с номинальной силы тока в пределах до 100А. Они состоят из инвертора, выполнены в небольших размерах. Могут справиться с разделкой металла толщиной до 30 мм.
- Более производительные аппараты на базе трансформатора. Применяются для резки металла с толщиной до 80 мм. Имеют преимущество в виде возможности продолжительной и непрерывной работы. Также невосприимчивы к перепадам напряжения.
Исходя из того, что плазменный резак выполняют на базе инвертора, можно допустить его изготовление в домашних условиях. Дополнительно к инвертору от обычного сварочного аппарата включают в схему устройство для бесконтактного возбуждения дуги и обеспечения стабильности ее горения. Оно имеет название осциллятор. Также необходим комплект шлангов с плазмотроном.
Плюсы и минусы применения плазменной резки
Определенными преимуществами резки таким способом являются:
- Чистота выполнения работы. В отличие от других методов резки здесь нет пыли, большого количества окалин, стружки и других остатков металла.
- Производительность резки, в том числе металлов большой толщины.
- Нет ограничения по месту проведения работы. Ее можно выполнять прям на строительной площадке.
- Возможность порезки без предварительной очистки и подготовки поверхности металла. Оставшаяся краска или следы коррозии не станут преградой для разделки плазмой.
- Безопасность. При выполнении резки плазмой не происходят какие-либо токсичные выбросы. Также при воздушно-плазменной резке исключается взрывоопасность.
Некоторые недостатки или особенности, которые возникают в процессе резки:
- имеются ограничения по резке металлических изделий с толщиной более 20 мм.
- после выполнения разделки кромки имеют конический вид. Возможно необходим дополнительная обработка.
- поскольку резка выполняется при больших температурах, необходимо регулировать параметры механизированной резки для исключения закалки участков.
Некоторые советы по выбору оборудования
До момента приобретения вы должны определиться с требованиями, которые должен обеспечить аппарат, а также вообще возможности использования такого мощного прибора в рамках вашего производственного участка либо дома, гаража.
Для обеспечения надлежащей скорости резки вы должны уделить внимание выбору сопла. Необходимо определиться с протяженностью такого сопла и его диаметром.
Существуют ограничения по использованию оборудования в отрицательных температурах. При выполнении большого объема работы или изготовления одинаковых деталей хорошо бы присмотреть специальный разметочный стол.
