Содержание
Первые плазменные станки были изобретены в 50-х годах XX века. Оборудование было громоздким и дорогостоящим, использовалось оно только в некоторых отраслях промышленности. Но уже к концу двадцатого столетия плазменная резка металла стала доступной, и спрос на неё вырос.
Сегодня этот вид резки занимает одно из лидирующих мест в металлообрабатывающей отрасли. Оборудование, применяемое в технологии плазменной резки металла, постоянно модернизируется, становясь всё более практичным и удобным.
Виды и способы плазменной резки
Плазменной называется резка металла под большим потоком плазмы, которая образуется за счёт обдува газом электрической дуги. Нагреваясь, газ ионизируется на положительные и отрицательные частицы. Температура потока плазмы достигает нескольких тысяч градусов.
По видам плазменная резка бывает:
- разделительная;
- поверхностная.
При разделительной резке электрод утопает в разрезе металла. Угол между поверхностью металла и электродом должен быть от 60° до 90°, а при поверхностной он не может быть более 30°.
Существует два способа резки:
- при помощи плазменной дуги;
- при помощи плазменной струи.
При первом способе дуга горит между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом. При втором — между формирующимся наконечником плазматрона и электродом. Изделие не включается в электрическую цепь при плазменной струе.
Для обработки металлов широко применяется плазменно-дуговая резка, а для обработки неметаллических заготовок — обработка плазменной струёй.
Классификация плазмотронов
Плазмотроны для резки металла делятся на электродуговые, высокочастотные и комбинированные.
По виду образования дуги:
- С дугой прямого действия, которая горит между металлическим изделием и неплавящимся электродом. Источник питания — постоянный ток.
- С дугой косвенного действия. Не связанная с изделием, она возбуждается и горит между анодом-соплом и катодом-электродом. Питание осуществляется переменным током.
По виду охлаждения:
- воздушное;
- водяное.
Более популярным является водяное охлаждение плазмотрона, так как теплоёмкость воздуха ниже, чем воды. Водяное охлаждение позволяет устанавливать на сопло и электрод высокие тепловые нагрузки, что увеличивает производительность плазменной сварки. Недостаток этого вида охлаждения состоит в усложнении конструкции самого устройства и необходимости постоянной подачи чистой воды.
По способу стабилизации дуги:
- водяной;
- вихревой;
- двойной;
- аксиальный одинарный;
- магнитный.
Водяной способ стабилизации дуги сложен по конструкции, имеет ненадёжную систему автоматической подачи и регулирования электрода.
Наиболее простыми и распространёнными являются вихревой, двойной и аксиальный одинарный виды стабилизации дуги. Магнитный способ стабилизации дуги не очень эффективен. Он создаёт малый сжимающий столб дуги, устройство сложное в эксплуатации.
По виду электрода для работы с металлом:
- газозащищённые;
- расходуемые;
- плёнкозащищённые.
Чаще других используются газозащищенные катоды с вольфрамовым стержнем. Расходуемые — это графитовые катоды. Из циркония, запрессованного в медной обойме, изготавливаются плёнкозащищенные электроды.
Устройство аппарата для резки плазмой
По своей сущности плазмотрон представляет собой генератор плазмы. Это надёжное и компактное устройство, в котором легко регулируется пуск, мощность и остановка рабочих режимов.
Плазмотрон состоит из конструктивных элементов:
Кожух.- Корпус фторопластовый.
- Электродный узел.
- Механизм закрутки воздушного потока.
- Втулка изоляционная.
- Электрод.
- Гайка сопла.
- Сопло.
Основными расходными материалами прибора являются сопло и электрод. Они изнашиваются с одинаковой интенсивностью, поэтому менять их следует одновременно. Несвоевременная замена повлияет на качество реза и приведёт к износу остальных элементов устройства.
Кожух применяется для защиты прибора от металлической пыли и брызг металла. Кожух и плазмотрон периодически необходимо чистить от загрязнений.
Принцип работы устройства
Перед работой нужно убедиться, что у компрессора достаточный показатель давления, а у водяных устройств жидкость разогрета до необходимой температуры.
От источника питания после нажатия на кнопку «розжиг» подаётся ток высокой частоты. Внутри прибора образуется дежурная электрическая дуга, весь канал заполняет столб дуги.- Сжатый воздух начинает поступать в камеру устройства. Проходя через электрическую дугу, он нагревается и увеличивается в объёме, перестаёт быть диэлектриком и проводит ток.
- Со скоростью от 2 до 3 м/с из сопла прибора начинает вырываться поток воздуха, температура которого может достигать 30 тысяч градусов. Этот раскалённый воздух и является плазмой.
- Вместо дежурной зажигается режущая дуга, которая, соприкасаясь с заготовкой металла, разогревает её в месте реза. В зоне плавки появляется рез, а образующиеся на заготовке частички расплавленного металла от потока воздуха разлетаются.
- Отпустив кнопку «розжиг», горение дуги прекращается.
- По краям реза отбивается шлак, при необходимости изделие зачищается от него.
Базовое знание принципа работы плазмотрона не только поможет понять, как управлять процессом резки, но и сделает работу лёгкой, а рез — ровным и красивым.
Типы плазмотронов
На предприятиях широко применяется автоматическая и ручная резка плазмой.
Резать металл можно различными типами приборов.
Плазменные резаки для резки металлов. В эту группу входит воздушно-плазменный и газоплазменный резак. Воздушно-плазменный резак выделяется простой конструкцией и применяется для резки чёрных металлов. Он может работать как от однофазной, так и трёхфазной сети. Газоплазменный аппарат работает на водяном паре, для образования плазмы применяется водород, аргон, кислород, азот.- Индукционный резак. Это высокочастотное устройство, работающее по принципу индуктивно-связанной плазмы с температурой до 6000 К и высокой плотностью электронов.
- Комбинированные аппараты. Представлены симбиозом токов высокой частоты и электрической дуги. Электрический разряд сжимается под воздействием магнитного поля.
- Газовые устройства, работающее за счёт сжатия столба дуги плазмообразующим газом.
- Водяные устройства, рабочим телом которых является паровой газ. Высокотемпературный водяной пар способствует ускоренному сгоранию углерода.
- Магнитные резаки. Такие приборы малоэффективны и не пользуются популярностью. Их основное преимущество в том, что регулировка сжатия электрической дуги осуществляется без потери газа.
В зависимости от типа плазмотрона можно без труда обрабатывать сталь любых видов, в том числе металлы с высоким тепловым расширением, а также материалы, которые электрический ток не проводят.
Преимущества и недостатки технологии резки
Эта технология по сравнению с прочими способами обработки имеет свои преимущества.
Высокая производительность, лёгкость освоения.- Плазменная резка обладает высокой точностью и разнообразием линий реза.
- Обрабатываемая поверхность не требует дополнительной шлифовки.
- В процессе работы загрязнение окружающей среды минимальное.
- Используемое ручное оборудование мобильно, имеет малый вес и габариты.
К недостаткам этого метода можно отнести небольшую, до 100 мм, толщину среза. Нельзя работать одновременно двумя приборами, а также отклоняться от перпендикулярности среза.
Выбор плазмотрона
Чтобы правильно выбрать аппарат для плазменной резки металла, нужно определиться, какими характеристиками должен обладать прибор. Исходными данными могут быть:
автоматизированный или ручной способ резки;- продолжительность работы;
- расход электрической энергии;
- толщина металла;
- тип металла;
- с какой частотой осуществляется замена расходных материалов;
- отзывы пользователей об оборудовании и производителях.
Хорошим вариантом оптимальной цены и мощности является модель Сварог CUN 40 B (R 34). Это лёгкий и компактный прибор, который применяется в раскрое тонколистовых металлов менее 0,12 см. Он прост в управлении, неприхотлив в эксплуатации, расход сжатого воздуха минимальный.
К аппаратам с наилучшими показателями энергосбережения можно отнести модель AURORA PRO AIRFORCE 60 IGBT. Он подойдёт для резки материала, проводящего ток. Принцип работы основан на бесконтактном поджиге дуги. Результатом проведения резки является качественная работа без деформации металла.
Для резки толстого металла подойдёт модель BRIMA CUT 120. Устройство используется при резке цветного, углеродистого, нержавеющего металла и меди. Толщина металла может доходить до 35 мм. Он имеет встроенную регулировку дуги и плавно изменяет рабочие параметры устройства.
Как самостоятельно собрать плазменный резак из инвертора читайте в этой статье.
Как самостоятельно собрать плазменный резак из инвертора читайте в этой статье.
Безопасность эксплуатации прибора
Перед работой с устройством необходимо изучить паспорт производителя и нормативную документацию по технике безопасности ГОСТ 12 .3.003−86.
- Обслуживание оборудования и ремонт должны осуществляться с отключённой сетью.
- На рабочем месте не должно быть легковоспламеняющихся жидкостей и горючих материалов.
Рабочее место необходимо обеспечить средствами пожаротушения, хорошо проветривать, а при необходимости следует установить искусственную вентиляцию.- Специалист должен использовать при работе специальную одеждой, обувьюи другие средства защиты.
- При резке лучше использовать специальные столы, которые оснащены системой для удаления газов и пара.
- Если работы проводятся на открытом воздухе, необходим навес.
- Нельзя оставлять плазматрон долгое время включённым.
Соблюдение безопасности при эксплуатации прибора поможет избежать профессиональных заболеваний и травм.
