Плазменная резка — функции, преимущества и недостатки

Заготовки из электропроводящих материалов разрезаются при помощи ускоренной струи горячей плазмы. Это прекрасный способ резки толстого листового металла.

независимо от того, создаёте ли вы произведения художественного искусства или делаете готовые детали, плазменная резка предлагает широкие возможности для нарезания алюминия, нержавейки и многого прочего. Но что собственно стоит за этой сравнительно новой технологией? В нашем кратком обзоре мы разъясняем очень серьезные вопросы и приводим самые весомые аргументы о плазморезах и плазменной резке.

Как работает плазменная резка

Плазменная резка — это процесс, при котором электропроводящие материалы разрезаются ускоренной струёй горячей плазмы. Обычными материалами, которые можно разрезать плазменным резаком, считаются сталь, нержавейка, алюминий, латунь, медь и остальные токопроводящие металлы. Плазменная резка активно применяется в производстве, ремонте и реставрации автомобилей, промышленном строительстве, утилизации и утилизации отходов. Благодаря большой скорости и точности разрезов при сниженной цене, плазменная резка активно применяется от больших промышленных предприятий с ЧПУ до небольших компаний-любителей, где материалы после применяются для сварки. Плазменная резка — проводящий газ с температурой до 30 000°C делает плазменную резку такой особой. А если вы ищите услуги профессиональной плазменной резки, рекомендуем посмотреть на этом сайте.

Основной процесс плазменной резки и сварки состоит в создании электрического канала перегретого, электрически ионизированного газа — т.е. плазмы — от самого плазмореза через разрезаемую заготовку, образовывая таким образом завершенный контур, возвращающийся к плазморезу через клемму заземления. Для этого применяется сжатый газ (кислород, воздух, благородный газ и остальные в зависимости от разрезаемого материала), который с высокой скоростью подается на заготовку через сфокусированное сопло. Внутри газа между электродом, размещенным рядом с соплом, и самой заготовкой образуется дуга. Эта электродуга ионизирует часть газа и создаёт электропроводящий плазменный канал. Когда ток от режущей горелки плазмореза идет через эту плазму, она выделяет достаточно тепла, чтобы расплавить заготовку. В то же время основная часть высокоскоростной плазмы и сжатого газа сдувает горячий расплавленный металл, отделяя заготовку.

Плазменная резка считается прекрасным способом резки тонких и толстых материалов. Ручные резаки обычно могут разрезать лист стали толщиной до 38 мм, намного мощнее резаки с компьютерным управлением могут разрезать лист стали толщиной до 150 мм. Поскольку плазменные резаки создают очень горячий и очень локализованный «конус» для нарезания, они крайне полезны для нарезания и сварки листов выгнутой или угловой формы.

Плюсы и минусы плазменной резки

Плюсы:

• работа одной или нескольких горелок в зависимости от серии
• резка всех электропроводящих материалов
• резка высоколегированной стали и алюминиевых материалов средней и приличной толщины
• замечательная производительность при небольшой и средней толщине стали из низких углеродов
• резка очень прочной конструкционной стали с небольшими расходами тепла
• большие скорости резки (до 10 раз больше, чем во время использования кислородного топлива)
• любая обработка очень качественных заготовок для листовых металлов средней и приличной толщины
• плазменная резка гарантирует автоматизацию
• плазменная резка под водой обеспечивает очень невысокое тепловое влияние и небольшой уровень шума на рабочем месте

Недостатки:

• ограничение применения до 160 мм (180 мм) при сухой резке и 120 мм при резке под водой
• несколько довольно широкий пропил
• относительно высокое потребление энергии
• лазеры обеспечивают еще очень хорошое качество резки
• дороже, чем системы оксиацетиленовой резки
• при сухой резке возможно развитие шума

Области использования плазменной резки

Ручные плазморезы обычно применяются в мастерских для обработки тонких металлов, техобслуживания заводов, сельскохозяйственного обслуживания, сварочных ремонтных центров, металлосервисных центров (лом, сварка и демонтаж), строительных работ (к примеру, зданий и мостов), коммерческого кораблестроения, производства прицепов, ремонта автомобилей и художественных произведений (изготовление и сварка).

Механизированные плазморезы обычно на порядок выше ручных плазморезов и применяются в комбинировании со столами для нарезания. Механизированные плазморезы могут быть объединены в систему штамповки, лазерной или роботизированной резки. Размер механизированного плазмореза зависит от применяемого стола и портала. Данными системами непросто перестраиваться, поэтому перед монтажем стоит продумать все их компоненты, а еще планировку системы.

Между тем, производители также рекомендуют комбинированные установки, которые подходят как для плазменной резки, так же и для сварки. В промышленном секторе действует эмпирическое правило: чем труднее требования к плазменной резке, тем больше цена.

Когда были разработаны первые плазморезы?

Плазменная резка появилась на основе плазменной сварки в 1960-х годах и преобразовалась в более производительный процесс резки листового металла и плит в 1980-х годах. В сравнении с классической резкой «металл против металла», плазменная резка не производит металлической стружки и обеспечивает точную резку. Ранние плазменные резаки были большими, медленными и дорогими. Поэтому они применялись как правило для повторения шаблонов резки в режиме широкого производства. Как и в иных станках, с конца 1980-х по 1990-е годы в плазморезах применялась технология CNC (Computer Numerical Control). Благодаря технологии ЧПУ плазморезы получили высокую гибкость в резке разных форм на основе серии разных инструкций, запрограммированных в числовом программном управлении станка. Однако машины плазменной резки с ЧПУ обычно обходились вырезанием узоров и деталей из плоских листов стали, имея только две оси перемещения.

За последнее десятилетие производители разных плазморезов разработали абсолютно новые модели с меньшим соплом и очень тонкой плазменной дугой. Это дает возможность добиться точности, подобной лазерной, на кромках плазменной резки. Большинство производителей объединили прецизионное управление с ЧПУ с этими резаками для изготовления деталей, которые почти не требуют доработки, что облегчает другие процессы, например сварка.

Что такое термическое разграничение?

Термин «термическое разграничение» применяется в качестве зонтичного термина для процессов, в которых материалы разрезаются или возникают под действием тепла с потоком режущего кислорода либо же без него таким образом, что при последующей отделке не потребуется дополнительная обработка. Три доминантных процесса — это кислородная, плазменная и резка металла лазером.

Кислородно-топливная резка

Когда углеводороды окисляются, они выделяют тепло. Как и прочие процессы горения, кислородно-топливная резка не требует дорогого оборудования, энергетический источник легко перевозить, а для многих процессов не потребуется ни электричество, ни охлаждающая вода. Обычно достаточно горелки и баллона с горючим газом. Кислородно-топливная резка считается преобладающим процессом для нарезания тяжёлой, нелегированной и низколегированной стали, а также применяется для подготовки материала к дальнейшей сварке. Как только автогенное пламя доведет материал до температуры возгорания, включается струйка кислорода и вызывает горение материала. Скорость достижения температуры возгорания зависит от горючего газа. Скорость для правильной резки зависит от чистоты кислорода и скорости струи кислородного газа. Высокочистый кислород, оптимизированная конструкция сопла и хороший топливный газ обещают хорошую производительность и минимизируют общие затраты на процесс.

Плазменная резка

Плазменная резка была разработана в 1950-х годах для нарезания металлов, которые нельзя было обжечь (к примеру, нержавеек, алюминия и меди). При плазменной резке газ в сопле ионизируется и фокусируется за счёт особой конструкции сопла. Только такой горячей струёй плазмы можно разрезать подобные материалы, как пластмассы (без передаваемой дуги). При резке металлических материалов плазменная резка также зажигает дугу между электродом и заготовкой с целью увеличения энергопередачи. Слишком узкое отверстие сопла фокусирует дугу и ток плазмы. Добавочная шнуровка пути разряда будет достигнута при помощи вторичного газа (защитного газа). Выбор правильной конфигурации плазмы и защитного газа может намного уменьшить общие затраты на процесс.

Резка металла лазером

Резка металла лазером — это новейшая технология термической резки, которая была разработана после плазменной резки. Луч лазера создается в резонаторной пустоты системы резки металла лазером. Хотя расход резонаторного газа невысокий, важное значение имеет его чистота и хороший состав. Специализированные резонаторные газы оберегают устройства от попадания из цилиндра в резонаторную полость и улучшают производительность резки. Для нарезания и сварки луч лазера направляется от резонатора к режущей головке через систему траектории луча. Нужно убедиться, что система свободна от растворителей, частиц и паров. Тем более для очень производительных систем (> 4 кВт) рекомендуется применять азот из жидкого источника. При резке лазером в качестве режущего газа может применяться кислород или азот. Кислород применяется для нелегированной и низколегированной стали, хотя процесс похож на кислородную резку. Тут также большую роль играет чистота кислорода. Азот применяется для нержавейки, алюминия и никелевых сплавов для получения чистой кромки и сохранения критических свойств главного материала.

Впрыск воды для плазменной резки и сварки

Вода применяется в качестве охлаждающей жидкости во многих промышленных процессах, при которых появляются большие температуры. Это же можно отнести и к впрыску воды при плазменной резке. Вода впрыскивается через струнный насос в плазменную дугу плазмореза. Плазменная дуга обычно создается во время использования азота в качестве плазмообразующего газа, как это происходит во множестве плазморезов. Как только вода впрыскивается в плазменную дугу, это приводит к сильному сужению. В этом особом процессе температура существенно увеличивается до 30 000°C и выше. Если сравнить упомянутые выше плюсы процесса с обыкновенной плазмой, то можно заметить, что существенно становиться лучше качество резки и прямоугольность среза, а материалы замечательно готовятся к сварке. К этому всему к увеличению качества резки при плазменной резке можно еще отметить увеличение скорости резки, уменьшение риска двойного искревления и уменьшение эрозии сопла.

Плазменная резка с очень высоким эффектом сужения

Вихревой газ активно применяется в промышленности плазменной резки для достижения лучшего удержания плазменного столба и более стабильной дуги сужения. По мере увеличения числа вихрей при входе газа центробежная сила перемещает точку максимального давления к краешку пленума, а точку очень маленького давления — намного ближе к оси. Разница между максимальным и очень маленьким давлением увеличивается с увеличением числа вихрей. Существенная разница давлений в радиальном направлении сужает дугу и приводит к большой плотности тока и омическому нагреву вблизи оси.

Это приводит к намного более большой температуре вблизи катода. Нужно сказать, что твист-газ ускоряет эрозию катода по двум причинам: Увеличение давления в пленуме и изменение структуры потока вблизи катода. Необходимо также учитывать, что газ с большим числом закрутки повышает вихревую составляющую скорости в точке среза в соответствии со сбережением углового момента. Предполагается, что это приводит к самым разнообразным углам на левой и правой кромках пропила.

Плазменная резка. Что такое плазма и как работает плазменная резка?