Плазменная резка металлов: описание технологии

Особенности и нюансы резки металла плазмой

Плазморезное оборудование применяется не меньше, чем лазер или гидроабразив, что подтверждается спросом профессионалов и любителей. Какие есть виды плазменной резки, какие у них отличия, особенности? Почему плазменная резка металла востребована в производстве?

ручная плазменная резка

Технология и выбор параметров режима плазменной резки

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!

Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!

Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!

Рабочие плазмообразующие среды должны обеспечивать:

  • эффективное формирование режущей дуги
  • получение высококачественных кромок реза
  • эффективную передачу разрезаемому металлу тепловой энергии, заимствованной в столбе дуги
  • длительную работу формирующих элементов плазмотрона
  • получение дополнительной энергии для резки за счет экзотермических реакций
  • экономичность и безопасность работы.

Рабочие среды наиболее широко используются в виде технических газов: азота, аргона, водорода, кислорода, сжатого воздуха и др.

Рабочую среду выбирают с учетом ее свойств (табл. 27.3) и свойств обрабатываемого материала. Инертные газы обеспечивают получение наиболее чистых поверхностей реза, что особенно важно для резки цветных металлов. Двухатомные газы улучшают передачу энергии дуги разрезаемому металлу за счет механизма диссоциации — рекомбинации. Кислородсодержащие среды повышают энергетическую эффективность резки металлов, экзотермически реагирующих с кислородом, что обеспечивает для них наиболее высокую производительность резки.

Наибольшее применение в РФ получила резка на основе использования плазмы кислородсодержащего сжатого воздуха (воздушно-плазменная резка). Области рационального использования сред указаны в табл. 27.4.

Перспективно использование интенсифицирующих плазмообразующих сред. При воздушно-плазменной резке обогащение воздуха кислородом обеспечивает повышение производительности резки сталей без увеличения затрат энергии и способствует улучшению качества металла на кромках. Подача воды в плазменную дугу также улучшает качество заготовок из сталей и способствует повышению скорости резки. Если к плазмообразующему воздуху добавлять углеводороды, заметно возрастает скорость резки меди и ее сплавов и существенно улучшается качество заготовок.

ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА ОТ ГК КОНТИНЕНТАЛЬ – ЭТО:

  • Надёжность в сотрудничестве
  • Высокое качество
  • Кратчайшие сроки выполнения заказа
  • Широкий ассортимент металла на собственных складах
  • Возможность предоставление отсрочки платежа
  • Выполнение нестандартных работ, мы сделаем именно то, что нужно Вам

О плазме, как способе обработки

Плазма – ионизированный газ, содержащий заряженные частицы, обладающий возможностью электропроводности. Плазмообразующие составляющие это активный газ, который может быть кислородом или газовой смесью (воздушно-плазменная резка) или состоять из инертных газов, к которым относится азот, аргон, водород. Плазмотрон – прибор, создающий разряд дуги в котором происходит нагревание газов с последующей ионизацией. Степень нагревания (повышение температуры) определяет уровень ионизации. Температура потока может доходить до отметки + 6000 0 С.

Принцип работы плазменной резки металлопроката заключается в закреплении его на плазменорезном станке. Между ним и форсункой появляется КЗ, возбуждающее электродугу. Поджог может выполняться вместо основной дуги дежурная. Электродуга появляется при функционировании осциллятора при показателях силы тока до 60 ампер. Для получения горения под давлением на сопло направляется газ, а действие электричества превращает его в плазму. Она с высокой скоростью (от 500 до 1500 м/сек) выходит из плазмотрона.

Технология газоплазменного реза заключается в расплавлении и выдувании металла при каждом движении резака.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СТАНКА:

  • резка углеродистой стали плазмой толщины до 60 мм ( до 50 мм — на пробой)
  • газокислородная резка углеродистой стали до 160 мм (до 110 мм — на пробой)
  • резка нержавеющих сталей до 80 мм ( до 50 мм — на пробой)
  • рабочая зона 2000 х 12000 мм
  • точность позиционирования 0,1 мм
  • класс точности 1220 согласно ГОСТ 14792-80
  • сверление отверстий от 8 до 24 мм
  • нарезание резьбы от 8 до 20 мм
  • маркировка плазмой
  • газоплазменная резка

Работая с нами, Вы избегаете пустую трату времени и денег. Наши плазменные станки с возможностью прецизионной резки (отсутствие конусности при резе), оснащенные криоцилиндрами с жидким кислородом, которые обеспечивают высокую чистоту поверхности реза. Это позволяет обойти этап дальнейшей механической обработки или значительно упростить его, а детали получатся именно такими, как заложены в чертеже.

О металлах для плазмореза

Для черного металлопроката и его сплавов, как основа плазмы применяются активные газы, а для цветных – инертные. Толщина металла, подлежащего раскрою, и которую может «взять» плазморежущий инструмент составляет 220 миллиметров. Тонкий листовой металл, также может быть разрезан.

Вне зависимости от стоимости плазмореза, даже самые дорогие, не дают гарантии, что будут отсутствовать скосы и конусность реза. Обычно конус составляет от 2 до 4 0 .

Применение аппарата резки плазмой дает возможность производить раскрой обрабатываемого металла, как в прямых геометрических линиях, так и в сложных фигурных, а также выполнять отверстия. Их минимальный диаметр не должен быть менее полторы-двух толщин заготовки из металла.

Какое оборудование применяют

Для резки металла плазмой выпускаются агрегаты промышленного и бытового назначения. Первые представляют собой сложный многофункциональный комплекс с автоматизированным процессом (станки с ЧПУ). Вторые — небольшие аппараты, работающие от сети 220V или 380 V.

Источник плазменной резки в бытовых приборах, — инвертор (сварочный генератор) или трансформатор. Первый вид меньше по габаритам, удобнее в обращении. Второй — обладает высокой надёжностью, длительным сроком эксплуатации. Рабочее тело — подготовленный атмосферный воздух.

Мощности ручного агрегата хватает для распила металла толщиной до 15–20 мм. Отдельные модели оснащены функцией бесконтактного зажигания дуги. В комплектацию входит плазмотрон и устройство подготовки воздуха.

Используются в домашних мастерских, условиях профессионального производства и строительства:

  • плазменная река листового металла;
  • обработка цилиндрических изделий, в том числе стальных труб;
  • вырезка сложных геометрических фигур, в том числе отверстий;
  • обработка керамических и каменных изделий и другие виды промысла.

Этот вид оборудования существенно превосходит по своему функционалу и удобству пользования обычную газокислородную резку. Не только по габаритам, но и по технике безопасности.

Модель бытового плазматрона показана на фото.


Комплект поставки плазматрона «Горыныч»

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Станки, как плазморежущее оборудование

Оборудование, применяемое для плазменного реза металлических заготовок бывает 2 типов: инверторные и трансформаторные. Инверторные приборы будут эффективны в тех ситуациях, если нужна максимальная производительность, а металл по толщине не превышает 3 сантиметров. У трансформаторных приборов обладают более низким коэффициентом полезного действия, но их применение рационально для реза толстостенного металла. Трансформаторный тип плазморезов не боится скачков напряжения. Он надежен и может выполнять как ручные работы, так и механизированные.

  • Ручная воздушно плазменная резка. Приборы данного вида обладают компактностью, универсальностью и высоким энергопотреблением. Это коробка, которая укомплектована горелкой и шлангом;
  • Портальный прибор. Производится в виде станка, имеющего просторную поверхность для проведения работ при реке плазмой. Для установки портального плазморезательного оборудования потребуется много свободной площади, а для его функционирования придется приобрести сильный источник электрической энергии;
  • Переносные приборы представляют собой реечную раму, на которые будет укладываться, как в отсек, подготовленный металлопрокат.

газоплазменная резка

Свойства технологии

Промышленные и бытовые приборы объединяют общие принципы работы плазменной резки:

  • создание электродуги;
  • образование ионизированного газа;
  • создание высокоскоростного потока плазмы;
  • воздействие этой активной средой на обрабатываемый материал.

Для плазменно-дуговой резки характерны:

  • Температура потока. Величины находятся в диапазоне 5000–30000°C. Определяется видом обрабатываемого материала: нижние значения используют для цветных металлов, верхние — для тугоплавких сталей.
  • Скорость потока. Значения в пределах 500–1500 м/с. Настраивается под определённый вид обработки: толщина заготовки;
  • вид материала;
  • тип распила (прямой или криволинейный);
  • длительность работы плазматрона.
    толщина метала и его вид;

Качество обработки

Качество реза — важный фактор при обработке металла, особенно, если это плазменная резка труб. Определяется режимом работы, мастерством исполнителя. Плазменно-дуговая резка регламентируется ГОСТ 14792-80. Международный стандарт качества — ISO 9013-2002.
Документами определяются основные критерии:

  1. Допуск на перпендикулярность или угловатость. Показывает отклонения от перпендикуляра и плоскости реза к поверхности обрабатываемого изделия.
  2. Оплавление верхнего края. Трещины в точках обработки не допускаются. Верхний край может быть острым, оплавленным, оплавленно-нависающим.
  3. Шероховатость. По ГОСТ делится на три класса, 1, 2 и 3.

Влияние легирующих элементов на разрезаемость стали при плазменной резке

Легированные стали при резке несколько меняют свою структуру, принцип действия плазменной дуги, однако, сводит эти трансформации к минимуму. Под влиянием дуги металл испытывает существенное тепловое воздействие только в месте рассекания, остальные части обрабатываемой детали не успевают нагреваться. Таким образом, изменения могут возникнуть только на кромках реза.

Стали с содержанием никеля 6–10 % и хрома 12–14 имеют устойчивую структуру. Другие легирующие элементы могут образовывать феррит, а углерод при температуре 500–800 °C — карбиды.

Из-за интенсивного теплового воздействия дуги кромки реза оплавляются. Нагрев неравномерен и может вызывать разные местные напряжения. При несоблюдении технологии на материале возникают трещины.

При рассекании нержавейки термическое влияние бывает более обширным. Возможно образование карбидов хрома, что снижает стойкость металла к коррозии.

Плазменная резка предполагает также химические реакции, связанные с использованием газов (воздуха или кислорода).

Можно ли самостоятельно сделать плазморежущий станок?

ЧПУ-станок для плазменной резки металла дает возможность сделать множество полезных предметов для дома.

Сам по себе прибор не представляет особенной сложности, но не имея знаний, опыта, не получится сделать аппарат плазменной резки металла. Главная сложность – плазмотрон, а вот остальные элементы, а также числовое программное управление вполне доступно.

Только станки ЧПУ, выполняющие плазменную резку, дают гарантию качества и оперативность выполнения процесса.

Преимущества и минусы реза плазмой

Как и в других методах раскроя или резки металлопроката, рез плазмой имеет, как достоинства, так и отдельные недостатки.

О преимуществах

  • Плазморезательное оборудование менее дорогое, чем лазерное;
  • плазмотрон легко справляется с толстостенным металлопрокатом, что недоступно для лазерной резки;
  • плазмой можно резать любой металлопрокат, а также токопроводящие металлы: сталь, чугун, медь, латунь, титан;
  • толщина, проводимого реза плазменного оборудования зависит от типа устройства и наконечников. Приборы, которые имеют минимальную толщину реза значительно уменьшают процент утраты металла при увеличении концентрированного плазменного потока;
  • рез не нуждается в дополнительной обработке;
  • возможно выполнять фигурный сложный раскрой;
  • можно резать плазмой неметаллические материалы;
  • безопасность плазморезательного оборудования. Данный параметр обеспечивается отсутствием баллонов, в которых находится сжатый газ. Именно они являются причиной возникновения взрывов или пожаров;
  • при автоматической резке, особенно станками ЧПУ вмешательство пользователя минимально, что позволяет рационально использовать труд обслуживающего технического персонала.
  1. Двадцати сантиметровая толщина металла не доступна для плазменной резки.
  2. Необходимо следить за углом отклонения, который не должен превышать отметку в 50 0 .
  3. Один аппарат – один резак. Резать двумя резаками одновременно невозможно.

станок с чпу

Принцип резки металлов высококонцентрированной плазмой

Для локального повышения температуры в зоне плазменного столба необходим мощный источник энергии (им в большинстве типов промышленных установок является обычный сварочный генератор и концентрированный поток окисляющего газа), а также герметичный объём, где возбуждается разряд.

Последовательность резки металла при газовой и плазменной резке разная. В первом случае резак имеет в своём составе две коаксиально размещённых трубы. Через одну из них – внешнюю – под большим давлением прокачивается инертный газ (это может быть аргон или двуокись углерода), задача которого – сжать поток пламеобразующего газа – кислорода, который в это же время подаётся по внутренней трубе плазмотрона. Такая конструкция ограничивает неконтролируемое распространение пламени по разделяемой поверхности, повышает энергетические характеристики источника тепла, и исключает оплавление кромок разрезаемого фрагмента лома. В стационарных аппаратах современного типа перемещение инструментальной головки может программироваться, в зависимости от конфигурации исходного изделия. Резка на плазме при помощи плазменных резаков переносного типа производится перемещением инструментальной головки самим оператором.

Принцип плазменной резки металла

В электрических плазмотронах сжатие столба дуги производится поперечным потоком среды-диэлектрика (чаще всего ею является индустриальное масло, хотя может быть и вода). Для создания больших давлений, которые достигают 5…10 ат, в комплектацию электрического плазмотрона входит также соответствующая насосная установка. Это снижает компактность оборудования, поэтому плазменные резаки с применением электрического дугового разряда применяются на специальных участках, для разделки особо крупногабаритных фрагментов лома (размерами более 200 мм). Их преимущество – высокая производительность процесса, которая достигает по стали 20000 мм3/мин, а при пониженных требованиях к точности – и 40000 мм3/мин.

Технология плазменной резки

Для резки лома чугуна, алюминия и других цветных металлов постепенно приобретает распространение технология мультиплазмирования, для которой характерно возбуждение электрического разряда в водной или спиртсодержащей среде. Соответствующие аппараты отличаются компактностью, однако требуют высококвалифицированного обслуживания и настройки.

Независимо от конструкции, аппарат для резки металла плазмой создаёт в рабочей зоне локальные температуры от 6000 до 20000С, чего достаточно не только для размерного плавления наиболее тугоплавких металлов, но и для размерного испарения частиц, которые выносятся потоком среды из зоны разделения. Скорость потока при этом достигает 500…1000 мс.

Сферы применения

Способ плазменного реза относится к универсальным. В строительной сфере и промышленности плазменная резка востребована в тех ситуациях, когда требуется разделение на фрагменты металлические тонкие листы, произвести рез стальных рулонов, сделать штрипсы из металла или подробить лом чугуна. Трубы также можно резать при помощи центратора трубореза, вне зависимости от их диаметра. Также в функциональных возможностях аппаратов есть зачистка швов, удаление кромок.

Основное применение – промышленные сферы:

  • машиностроение:
  • капитальное строительство;
  • авиа и судостроение.

Художественная плазменная резка также распространена в строительстве. При помощи неё делают ограждения, беседки, элементы в дизайне интерьера.

Обработка титана

В космической, авиационной, медицинской и других видах промышленности большую популярность завоёвывает титан и его сплавы. Сочетание прочности, малой плотности — основные плюсы этого вещества. Но, этот металл химически активен и тугоплавок.
Вследствие таких характеристик, его трудно подвергать механической и термической обработке. Режущий газовый резак применять нельзя, — металл сгорит. Отсюда, резка титана хорошо освоена на плазматроне и лазерным способом.

Кроме обычного прямого раскроя, плазменно-лазерный способ позволяет выполнять пространственную обработку сложных геометрических форм, например, сопряжение нескольких отверстий.

Пример плазменной резки металла, посредством плазматрона, можно увидеть на видео.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий