Резка металлов необходима во множестве технологических процессов. Почти всегда механическая обработка начинается с раскраивания и резки материала. Одним из наиболее удобных и экономичных способов является плазменная резка металла. Она позволяет получать заготовки любой формы, которые почти не требуют последующей обработки.
Принцип работы
Для плазменной резки металла применяется воздействие струёй плазмы на заготовку. Плазма — это поток ионизированного газа, разогретого до температуры в тысячи градусов, который обладает электропроводностью и движется с большой скоростью. Формирование плазменной дуги из электрической производится аппаратом плазморез. Принцип работы плазмореза и этапы технологического процесса резки:
- Формируется дежурная электрическая дуга, которая зажигается между электродом плазмореза и его соплом или обрабатываемым металлом.
- После формирования дежурной дуги в камеру подаётся сжатый газ. Он расширяется в объёме и разогревается до температуры 20000 °C.
- Электрическая дуга ионизирует газ, он становится проводником электричества и превращается в струю плазмы. Эта струя разогревает металл в зоне обработки, расплавляет его и производит резку.
Для металлов и неметаллических материалов применяются разные принципы газоплазменной резки. Имеются два способа обработки материалов:
- Дуга горит между плазмотроном и изделием. Так работает резак прямого действия. Изделие при этом должно быть токопроводящим. Если требуется разрезать неметаллические изделия, применяется косвенный метод.
- Дуга зажигается в самом плазмотроне между электродом и соплом. Электрод является катодом, а на сопло подаётся положительный потенциал.
Во втором случае обработке могут подвергаться любые материалы: пластмассы, камень, бетон. Потенциал к детали не подводится и электропроводность не требуется.
Оборудование для резки плазмой
Для резки металла плазмой выпускаются аппараты промышленного и бытового назначения. Все агрегаты для резки плазмой имеют в своём составе:
- источник питания;
- плазмотрон;
- компрессор для нагнетания сжатого газа;
- кабели и шланги, служащие для соединения элементов оборудования.
Источник питания может представлять собой инвертор или трансформатор. Инверторные агрегаты лёгкие, экономичные, обладают высоким коэффициентом полезного действия. Их часто применяют в небольших производствах. Имеют ограничение по силе тока — 70 А, способны резать материал только небольшой толщины до 30 мм.
Трансформаторные устройства более мощные, имеют больший вес и размеры. Они более устойчивы к перепадам напряжений, способны к долгой непрерывной работе и часто используются в станках с ЧПУ. Оборудование с системой водяного охлаждения способно резать металл толщиной до 100 мм. Источники питания для резки с применением кислорода имеют силу тока в диапазоне 100—400 А. При использовании азота, как плазмообразующего газа, этот диапазон увеличивается до 600 А.
Плазмотрон — это основной узел всех установок. В его состав входит:
- внутренний электрод;
- рабочее сопло;
- изолирующий корпус с охлаждением;
- устройство подачи плазмообразующего вещества.
В зависимости от условий обработки применяют разные газы для плазменной резки. Для сталей и сплавов применяют кислород и воздух. Воздушно-плазменная резка используется для обработки низколегированных сталей. При обработке цветных металлов плазмообразующими газами могут быть аргон, азот, водород. Это обусловлено тем, что в среде кислорода цветные металлы начинают окисляться. Смесь аргона с водородом чаще используется для резки нержавеющей стали и алюминия.
Температура потока газа находится в пределах 5000—30000 °C. При нижних значениях температур обрабатываются цветные металлы, при верхних — тугоплавкие стали.
Скорость потока находится в пределах 500—1500 м/с. Настройка производится в зависимости от толщины, характеристик обрабатываемого материала и длительности работы.
Обработка в ручном режиме
Перед началом работы инвертор или трансформатор подключают к сети переменного тока. Обрабатываемую деталь подсоединяют к источнику питания. Следующий этап — сближение сопла и заготовки. Между ними должно оставаться 40 мм. После этого можно зажигать дежурную дугу. Когда дуга загорается, в сопло подаётся воздушный поток, который ионизируется и формирует струю плазмы.
При работах с плазморезом необходимо соблюдать правила техники безопасности. Нужно использовать специальный костюм и защитный лицевой щиток. Температуры при плазморезке достигают тысяч градусов, и для человека это может быть опасно. Поэтому надо стремиться автоматизировать процесс.
Достоинства и недостатки плазменной обработки
Работа агрегатов плазморезки часто внедряется в различные технологические процессы, связанные с раскроем и резкой металлических и неметаллических материалов. Это обусловлено наличием следующих преимуществ технологии раскроя с помощью плазменной дуги:
Универсальность. Возможность раскраивать любые материалы, в том числе камень, титан и сплавы из него. Без предварительного подогрева можно резать листы до 80 мм толщиной.- Точность. Плазменный инструмент выполняет точный и ровный рез без термического деформирования краёв.
- Компактность. Многие агрегаты, особенно с использованием источника питания инверторного типа, имеют небольшие габариты и могут работать как в закрытых помещениях, так и на открытых площадках.
- Простота в эксплуатации. Плазморез удобен в работе и не требует высокой квалификации при использовании. Часто применяется в северных регионах в условиях повышенной влажности и низких температур.
Но у метода плазменного раскроя есть и недостатки. К ним относятся:
Усложнённость конструкции и высокая цена агрегатов.- Повышенный уровень шума при использовании плазмореза.
- Выделение вредных веществ при использовании азота как плазмообразующего газа.
- Сложность рабочего оборудования не позволяет одновременное подключение двух резаков к одному аппарату.
Несмотря на эти недостатки, плазмотроны находят себе всё большее применение и на крупных предприятиях, и в маленьких домашних мастерских. Использование плазменной резки ускоряет обработку легированных сталей, а точность линии реза и способность вырезать криволинейные фигуры делают плазморезы незаменимыми во многих производственных процессах.
Originally posted 2018-04-18 12:27:32.