Как работает резак плазменный: Плазменный резак – преимущества и недостатки

alexxlab | 06.01.1970 | 0 | Разное

Устройство и принцип работы плазменного резака

Плазмотрон – базовый элемент аппарата плазменной резки

Плазменная резка давно зарекомендовала себя как высокопроизводительный, безопасный и скоростной метод обработки металлов, позволяющий получить чистую и ровную поверхность без дополнительной обработки. Главным «участником» этого процесса является резак – базовый рабочий орган плазмореза. Несмотря на растущий интерес к технологии, путаница в терминологии остается до сих пор: иногда под «плазмотроном» ошибочно подразумевают всю установку для резки. Что же представляет собой этот аппарат и как именно он устроен?

Составляющие плазмотрона

• Сопло, формирующее плазменную струю. Размер реза, характеристики дуги и скорость охлаждения оборудования во многом зависят от диаметра комплектующей и ее длины: чем она длиннее, тем аккуратнее получается разрез, но вместе с тем и сокращается срок эксплуатации.

Самыми лучшими считаются сопла из чистой меди, поскольку этот материал удачно сочетает высокую теплопроводность и малую стоимость.

• Электрододержатель с катодом (электродом), изготовленным чаще всего из гафния, реже – из циркония, бериллия или тория (оксиды последних могут быть токсичными или радиоактивными и наносят вред здоровью оператора, поэтому их применяют не так часто).
• Дуговая камера для подачи воздушного потока.
• Изоляционная втулка, разделяющая электродный и сопловый узлы.
• Кожух с внешней стороны.
• Кабель-шланговый пакет, соединяющий устройство с источником питания. Кабель служит для передачи тока от инвертора или трансформатора, а шланг – для транспортировки сжатого воздуха.
• Роликовые упоры, головка резака, защитный колпачок также входят в конструкцию прибора, хоть и не принимают непосредственного участия в процессе.

В комплектации может быть также завихритель, например выполненный в виде керамических колец или шайб. Размещенные перед входом в сопловый узел подобные приспособления обеспечивают вихревую подачу газа в дуговую камеру и способствуют более эффективному сжатию дуги и ее стабилизации.

При обработке металла толщиной до 10 мм одного комплекта «сопло + электрод» хватает примерно на 8 рабочих часов

Принцип работы

Сигналом к началу работы становится нажатие кнопки «розжиг» или «старт», в ответ на которое от источника питания в плазмотрон поступают токи высокой частоты. Под их воздействием внутри аппарата между наконечником сопла и электродом образуется дежурная электрическая дуга температурой 6000 – 8000 °С, столб которой заполняет собой весь канал.

Следующий этап – в камеру по шлангу поступает сжатый воздух. Проходя через электродугу, он нагревается и ионизируется, приобретая токопроводящие свойства, а объем увеличивается в 50-100 раз. Сопло, суженное книзу, формирует воздушный поток, готовый вырваться наружу на большой скорости. Именно этот нагретый до 25000-30000 °С ионизированный воздух и называют плазмой, выполняющей разрез.

Плазмообразующими газами выступают кислород, смесь водорода с аргоном, азот. В промышленности, кроме них, используют ряд защитных газов (гелий, аргон) и их смеси.

В момент, когда плазма соприкасается с поверхностью металла, дежурная дуга гаснет, а вместо нее зажигается рабочая, или режущая. Под ее действием металл плавится, образуя рез, а расплавленные частицы удаляются струей под высоким давлением.

Охлаждение плазмотронов осуществляется воздушным или водяным способом. Первый вариант с применением потоков газа актуален для маломощных установок. Второй – с циркулирующей водой – практикуют в аппаратах высокой мощности на крупном производстве. «Жидкая» технология более эффективна, однако утяжеляет конструкцию устройства и повышает стоимость его эксплуатации.

Использование этого незамысловатого с виду аппарата позволяет не только выполнять прямые, но и делать фигурные резы, проемы и отверстия, выравнивать кромки и т.д. – как в небольших мастерских, так и в промышленных масштабах.

Как работает плазменная резка? Преимущества и недостатки

Резку металла можно разделить на две категории – механическую и термическую. Плазменная резка – это метод термической резки, при котором для резки металла используется ионизированный газ.

Это один из широко используемых методов резки толстых металлических листов, но также он может использоваться для листового металла. Прежде чем углубляться в преимущества и возможности плазменной резки, следует ответить еще на один вопрос.

Что такое плазма?

Вы определенно слышали о трех основных состояниях материи – твердом, жидком и газообразном. Но есть и четвертый. Да, это плазма.

Плазму можно найти в природе, но в основном в верхних частях атмосферы Земли. Знаменитое полярное сияние – результат солнечного ветра, созданного из плазмы. Освещение и высокотемпературный огонь тоже включает в себя плазму.

В общей сложности она составляет около 99% видимой Вселенной.

В повседневной жизни мы можем встретить плазму в телевизорах, люминесцентных лампах, неоновых вывесках и, конечно же, в плазменных резаках.

Плазма – это электропроводящее ионизированное газоподобное вещество. Это означает, что в некоторых атомах отсутствуют электроны, и также есть свободные электроны, плавающие вокруг.

Газ можно превратить в плазму, подвергнув его интенсивному нагреву. Вот почему плазму часто называют ионизированным газом.

Плазма похожа на газ, поскольку атомы не находятся в постоянном контакте друг с другом. В то же время она ведет себя аналогично жидкостям с точки зрения её способности течь под воздействием электрического и магнитного поля.

Как работает плазменный резак?

Процесс плазменной резки – это метод термической резки. Это означает, что для плавления металла используется тепло, а не механическая сила. Общая механика системы всегда одинакова. В плазменных резаках используется сжатый воздух или другие газы, например азот. Ионизация этих газов происходит с образованием плазмы.

Обычно сжатые газы контактируют с электродом, а затем ионизируются для создания большего давления. Когда давление увеличивается, поток плазмы направляется к режущей головке.

Режущий наконечник сужает поток, создавая поток плазмы. Затем он наносится на заготовку. Поскольку плазма электропроводна, заготовка соединяется с землей через стол для резки.Когда плазменная дуга контактирует с металлом, его высокая температура плавит его. В то же время высокоскоростные газы выдувают расплавленный металл.

Запуск процесса резки

Не все системы работают одинаково. Во-первых, есть обычно более бюджетная версия, называемая высокочастотным контактом . Это недоступно для плазменных резаков с ЧПУ, потому что высокая частота может мешать работе современного оборудования и вызывать проблемы.

В этом методе используется искра высокого напряжения и высокой частоты. Возникновение искры происходит при соприкосновении плазменной горелки с металлом. Это замыкает цепь и создает искру, которая, в свою очередь, создает плазму.

Другой вариант – метод пилотной дуги . Во-первых, искра создается внутри горелки цепью высокого напряжения и низкого тока. Искра создает вспомогательную дугу, которая представляет собой небольшое количество плазмы.

Режущая дуга возникает, когда вспомогательная дуга входит в контакт с заготовкой. Теперь оператор может начать процесс резки.

Третий способ – использование подпружиненной головки плазмотрона . Если прижать резак к заготовке, возникает короткое замыкание, в результате чего начинает течь ток.

При снятии давления образуется вспомогательная дуга. Следующее такое же, как и в предыдущем методе. Это приводит к контакту дуги с заготовкой.

Какие газы используются, их особенности

Плазменная резка металла представляет собой процесс проплавления и удаления расплава за счет теплоты, получаемой от плазменной дуги. Скорость и качество резки определяются плазмообразующей средой. Также, плазмообразующая среда влияет на глубину газонасыщенного слоя и характер физико-химических процессов на кромках среза. При обработке алюминия, меди и сплавов, изготовленных на их основе, используются следующие плазмообразующие газы:

• Сжатый воздух;
• Кислород;
• Азотно-кислородная смесь;
• Азот;
• Аргоно-водородная смесь.

Воздух

Основными составляющими воздуха являются азот (78,18%) и кислород (20,8%). Сочетание этих двух газов представляет собой очень богатую энергией смесь. Воздух применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных, низколегированных, высоколегированных сталей и алюминия. Обычно воздух используется для ручной резки, а также для резки тонкого листа. Если резка нелегированной стали выполняется с применением в качестве плазменного газа воздуха, то кромки реза получаются прямыми и достаточно гладкими. Однако, как газ для резки, воздух повышает содержание азота на поверхностях реза. Если такие кромки реза далее не подвергаются механической обработке, в сварном шве могут создаться поры.

Кислород

Кислород применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных и низколегированных сталей. Когда кислород смешивается с расплавом, понижается его вязкость, благодаря чему расплав приобретает большую текучесть. Это обычно даёт возможность получить кромки реза без грата и верхние края без скруглений. Появляется возможность достичь более высоких скоростей резки, чем в случае с азотом и воздухом. В отличие от азота или воздуха, при использовании кислорода поверхности реза не насыщаются азотом, а значит, риск возникновения пор при последующей сварке сводится к минимуму.

Аргон

Аргон является единственным инертным газом, который может производиться для коммерческих целей с использованием метода воздушной сепарации при объёмном проценте 0,9325. Будучи инертным газом, он химически нейтрален. Благодаря своей большой атомной массе (39,95), аргон способствует вытеснению расплавленного материала из зоны реза посредством высокой плотности импульсов создаваемой плазменной струи. Из-за своей относительно низкой теплопроводности и энтальпии, аргон не является совершенно идеальным газом для плазменной резки, так как он позволяет достичь только лишь относительно небольшой скорости резки, в результате чего получаются скругления, поверхности имеют чешуйчатый вид.

Водород

По сравнению с аргоном, водород имеет очень маленькую атомную массу и характеризуется относительно большой теплопроводностью. Водород имеет чрезвычайно высокую максимальную теплопроводность в температурном диапазоне диссоциации, что обусловливается процессами диссоциации и рекомбинации. Первоначально при рекомбинации и ионизации двухатомного водорода из дуги высвобождается большое количество энергии. Это приводит к обжатию вытекающей дуги. Из приведенного описания физических свойств следует, что водород, сам по себе, настолько же не подходит в качестве плазменной среды, насколько и аргон. Однако, если положительные свойства водорода, касающиеся тепловых показателей совместить с большой атомной массой аргона, то получаемая в результате газовая смесь даёт возможность быстро передавать кинетическую энергию, а также достаточное количество тепловой энергии разрезаемому материалу.

Азот

В отношении физических свойств азот занимает приблизительно промежуточное положение между аргоном и водородом. Теплопроводность и энтальпия у азота выше, чем у аргона, однако меньше, чем у водорода. Азот и водород ведут себя сходным образом в смысле возможности обжатия дуги, а также в отношении тепла рекомбинации, создающего текучий расплав. Таким образом, азот может использоваться сам по себе как плазменный газ. Азот, используемый в качестве плазменного газа, обеспечивает быструю резку изделий с тонкими стенками без образования оксидов. Недостатком является относительно большое количество бороздок. Практически невозможно добиться реза с полностью параллельными сторонами. Угол получаемого скоса в большой степени зависит от установленного настройкой объёма газа и скорости резки. Насыщение поверхности реза азотом отрицательно сказывается на свариваемости. Повышенное содержание азота при поверхностях реза является причиной пористости свариваемого металла.

Преимущества и недостатки плазменной резки:

Преимущества:

• Может резать все токопроводящие материалы. Газовая резка, хотя она также подходит для резки толстых металлов, ограничивается только черными металлами;
• Хорошее качество для толщины до 50 мм;
• Максимальная толщина до 150 мм;
• Может резать в воде, что приведет к уменьшению ЗТВ. Также снижает уровень шума;
• Меньший пропил по сравнению с газовой резкой;
• Более высокая скорость резки, чем при резке кислородом.

Недостатки:

• Большая ЗТВ по сравнению с лазерной резкой;
• Качество с более тонкими листами и пластинами хуже, чем при лазерной резке;
• Допуски не такие точные, как при лазерной резке;
• Не достигает такой толщины, как гидроабразивная или газовая резка;
• Оставляет ЗТВ, которой нет при гидроабразивной струе;
• Более широкий пропил, чем при лазерной резке;
• Кроме того, сам процесс довольно сложный и требует высокой квалификации оператора;
• Заготовку необходимо располагать строго перпендикулярно.
• Во время резки металла в воздух выбрасывается большое количество вредных газов.

принцип работы и особенности технологии, устройство ручного резака

На чтение 13 мин Просмотров 12.4к. Опубликовано 15.08.2018 Обновлено 29.07.2019

Плазменная резка – новая великолепная технология, позволяющая разрезать металлы солидной толщины и любой природы, даже самой капризной. В качестве режущего предмета выступает не нож, а плотная струя плазмы, которая позволяет формировать идеально точный рисунок реза в единицу заданного времени.

Этот способ работы с содержит множество достоинств, которые мы разберем ниже. А сейчас начнем с физики – нужно разобраться с сутью процесса.

Физика плазмы

Технология плазменной резки металла отдает главную женскую роль нашей любимой электрической дуге. Он формируется между электродом и соплом. Иногда вместо электрода выступает металл, который нужно разрезать. Разберемся, что такое плазменная резка.

Начало процесса – включение источника электрического питания и подача тока высокой частоты в . Источник питания включается автоматически после нажатия тумблера розжига в аппарате.

Сначала формируется так называемая промежуточная дуга – она имеет временный характер и соединяет электрод с наконечником сопла резака. Нагревается эта дежурная дуга до уровня температуры около 8000°С.

Это важный момент общего процесса плазменной резки – нужно помнить, что настоящая дуга между электродом и металлом образуется не сразу, а через ее промежуточный вариант.

Следующий этап процесса – поступление воздуха из компрессора, который обычно прилагается к аппарату резки металла. Компрессор подает воздух в сжатом виде. Этот воздух поступает в камеру плазмотрона, в котором находится и уже раскалена временная электрическая дуга.

Дуга нагревает сжатый воздух, объем которого при нагреве увеличивается во много раз. Дополнительно к нагреву и увеличению объема воздух начинает ионизироваться и трансформироваться в настоящий проводник электрического тока. Он превращается в ту самую плазму

Малый диаметр сопла дает возможность разгонять поток этой раскаленной плазмы до огромных скоростей, с которыми струя вылетает из аппарата. Скорость потока может достигать трех метров в секунду.

Схема работы плазменной резки.

Температура воздуха – запредельная, вплоть до 30 000°С. При этих условиях электрическая проводимость воздуха – плазмы практически равна проводимости разрезаемого металла.

Настоящая конечная дуга появляется мгновенно, как только поток плазмы достигает и касается поверхности металла. Временная дуга, в свою очередь, автоматически выключается. Металл начинает плавится точно в месте среза.

Жидкие металлические капли сразу же сдуваются струей сжатого воздуха. Это и есть принцип плазменной резки. Как видите, все просто, логично и понятно.

Классификация видов плазменной резки

Виды плазменной резки будут зависеть от среды, в которой проводятся работы по металлу:

Простой

Главное отличие способа – ограниченность электрической дуги. Для резки используется электрический ток и воздух. Иногда вместо воздуха применяются газ в виде азота. Если металлически лист тонкий – всего несколько миллиметров, процесс можно сравнить с лазерным разрезанием.

При этом способе толщина металлов не должна превышать 10-ти мм. Способ отлично работает для низколегированных сплавов стали и других мягких металлов. Режущим элементом выступает кислород, из которого формируется сжатая струя, превращающаяся в итоге в плазму.

В разрезах получаются очень ровные кромки, не требующие дальнейшей доработки.

С применением защитного газа

При этом способе вместо воздуха используются защитные газы, которые превращаются в плазменный поток после преобразования в плазмотроне. Качество срезов в данном случае значительно повышается благодаря отличной защите процесса от воздействия окружающей среды.

Газ для плазменной резки не представляет из себя ничего необычного: это может быть водород или аргон – «газовая классика».

С водой вместо воздуха

Отличны способ со многими преимуществами, одно из которых – отсутствие необходимости в дорогостоящей и громоздкой системе охлаждения.

Существуют и другие критерии классификации плазменной резки. К примеру, виды резки бывают разделительными и поверхностными. Первый из них используется чаще.

Еще один параметр – способ резки. Один вид – резка дугой, в котором разрезаемый металл выступает в качестве элемента электрической цепи. Другой вид – резка струей, когда электрическая дуга соединяет электроды, а не металлическую заготовку.

Плазменные резаки представлены на рынке в самых разнообразных вариантах, так что их можно классифицировать по маркам, производителям и многим другим техническим и торговым параметрам.

Есть, например, ручная плазменная резка – самый демократичный способ и по цене, и по простоте исполнения. Есть машинные автоматические технологии, устройства для которых намного дороже и сложнее.

Преимущества резки плазмой

Принцип работы плазменной резки.

Самой близкой технологией является лазерная резка металлов, поэтому логично будет перечислить преимущества в сравнении с «соседкой»:

• Плазменной резке по плечу металлы любой природы, в том числе цветные, тугоплавкие и другие, сложные для обработки.
• Скорость процесса значительно выше, чем резка газовым резаком.
• Одна из значительных особенностей – возможность производить резы любой формы, включающие и геометрические узоры, и фигурную резку самой высокой сложности. Иными словами, резка с помощью плазмы – это реализация самых смелых творческих идей по металлу и другим трудно поддающимся материалам.
• нипочем любая толщина металла: скорость и качество никоим образом не теряются.
• Этому способу поддаются не только металлы, но и другие материалы: он вполне универсальный.
• Резка плазмой и быстрее, и эффективнее по качеству кромки, чем любые другие механические способы резки.
• В данном методе возможна работа не только перпендикулярно к поверхности металла, но под углом, что помогает освоить широкие листы металла.
• С экологической точки зрения это вполне благополучный вид работы с металлом с минимальным выбросом вредных веществ или загрязнений в воздух.
• Отличная экономия времени из-за отсутствия необходимости предварительно нагревать металл.
• Поскольку в методе не используются взрывоопасные газовые баллоны, он значительно безопаснее, чем другие способы.

Недостатки плазморезки

Ни один способ обработки металлов не обходится без недостатков, и плазменная резка здесь не исключение.

Недостатки плазменной резки следующие:

• Дороговизна всего модельного ряда аппаратов для плазменной резки, включая даже самые простые ручные варианты.
• Пределы толщины металла для резки плазмой: предельная толщина всего 100 миллиметров.
• Это шумный способ работы, потому что сжатый воздух или газ подаются с огромной скоростью.
• Оборудование непростое, дорогое и требующее грамотного и постоянного технического обслуживания.

Советы и нюансы

Еще одной отличительной положительно характеристикой метода является то, что во время процесса происходит нагрев лишь небольшого локального участка. Да и остывает этот участок намного быстрее, чем при лазерной или механической резке.

Охлаждение необходимо только для двух составных элементов – катода и сопла, как самых нагруженных. Это без проблем производится с помощью рабочей жидкости.

Плазменная дуга и струя. начинает работать стабильно в результате рабочего соотношения катода и сопла с паром из сжатого раскаленного воздуха. На катоде локализуется отрицательный заряд, на наконечнике сопла – соответственно положительный. В результате этого образуется промежуточная дуга.

Лишняя влага впитывается специальным материалом, который находится в резервуаре камеры плазмотрона.

Правила безопасности при данном методе имеют строжайший характер, потому что все аппараты плазменной резки могут быть очень травматичными для мастера. Особенно это касается моделей с ручным управлением.

Все будет в порядке, если вы будете соблюдать рекомендации по защитной амуниции мастера: щиток, затемнённые очки, защитные ботинки и т.д. В этом случае вы сможете уберечься от главных факторов риска данного метода – капель расплавленного металла, высокого напряжения и раскаленного воздуха.

Еще один совет по безопасности – ни в коем случае не стучать резаком по металлу для удаления металлических брызг, как это делают некоторые мастера. Вы рискуете повредить аппарат, но главное – поймать кусочки расплавленного металла, например, лицом или другой незащищенной частью тела. Лучше поберечь себя.

Экономия расходных материалов занимает не последнее место в эффективной резке. Для этого зажигаем электрическую дугу не слишком часто, а точно и в срок, чтобы не обрывать ее без надобности.

Экономия ресурсов также распространяется на силу и мощность тока. Если рассчитать его правильно, вы получите не только экономию, но и отличный срез без заусениц, окалины и деформации металла.

Для этого следует работать по следующей схеме: сначала подать ток высокой мощности, сделать пару – тройку разрезов с его помощью. Если сила и мощность тока великоваты, на металле сразу же будет образовываться окалина из-за значительного перегрева.

После осмотра срезов будет ясно, оставить ток на этом уровне или изменить его. Иными словами, работаем экспериментально – малыми пробами.

Как работать плазморезкой?

Электрическая схема плазменного генератора.

Резка металлов с помощью плазменного потока – слишком серьезное дело, чтобы заниматься им без предварительного изучения и тщательной подготовки. Это поможет вам сделать резку эффективнее со всех точек зрения, и, что весьма немаловажно, минимизировать риски, связанные с производственными опасностями.

Прежде всего нужно знать принцип работы плазменной резки – видеть картинку физических явлений целиком.

Плазменную горелку следует держать очень близко к поверхности и краю металла, в отличие от лазерной резки. Когда тумблер с «пуском» включится, первой загорится временная электрическая дуга, и только затем – настоящая, которая будет главным режущим элементом. с режущей дугой нужно вести по материалу ровно и медленно.

Скорость резки следует строго контролировать. Это можно делать, наблюдая за искрами с обратной стороны листа разрезаемого металла. Если этих искр нет, то это значит, что разрезка металла произошла неполная.

Такое может произойти по нескольким причинам: из-за слишком большой скорости ведения горелки или прохождения аппарата, либо слишком недостаточной мощности подаваемого тока, либо несоблюдения прямого угла в 90° между горелкой и поверхностью металла.

Дело в том, что полная проплавка металла происходит лишь при наклоне плазморезки к поверхности металла под прямым углом и ни градусом больше или меньше.

После завершения работы резак нужно наклонить. Воздух будет выходить и после выключения аппарата – непродолжительное время.

Перед работой невредно изучить схему вашего аппарата: именно в ней можно прочитать самую достоверную информацию по допускаемой толщине металла, который можно прорезать или сделать в нем отверстие. Устройство плазменного резака может различаться, все зависит от функций его назначения.

Выбор аппарата для плазменной резки

Покупка любого технического оборудования – дело, для которого не нужно жалеть времени и усилий: слишком высок риск неудачного решения и потери денег. А деньги здесь немалые, вы не найдете плазменного резака дешевле 500 USD в принципе.

Сначала разбираемся с параметрами и техническими характеристиками прибора.

Выбор нужно делать только под свои планы и нужды. Задача – найти не самый лучший резак, а самый подходящий для вас по принципу «здесь и сейчас».

Две большие группы плазморезов – это инверторные и трансформаторные. Названия говорят сами за себя.

Открытая и закрытая плазменная струя.

Если вам нужен компактный для работы с металлами небольшой толщины, вы можете остановить свой выбор на резаке инверторного типа. Они забирают немного энергии, легкие и с небольшими габаритами.

Вместе с тем работают они с перерывами и легко выходят из строя при перепадах сетевого напряжения. Цена на такие приборы вполне умеренная, из всех плазморезов это самые недорогие.

Другое дело – трансформаторные резаки. Здесь и с габаритами, и с весом «все в порядке»: серьезные аппараты по всем параметрам.

Энергии потребляют много, зато работать они могут практически без перерыва в течение целого дня. И толщина металла может быть побольше, чем при резке инверторной моделью. Стоимость таких устройств высокая – от 3000 до 20000 USD.

Выбор плазменного резака по мощности

Рассуждения начинаем со свойств и технических характеристик деталей, которые вы планируете обрабатывать и резать. Именно это этого рассчитывается мощность режущего прибора, потому что в нем будут различаться и сопло по своему диаметру, и тип используемого газа.

Применение плазменной резки – область чрезвычайно широкая, поэтому говорить нужно только о ваших конкретных нуждах.

К примеру, если толщина металлических заготовок около 30-ти мм, вам будет вполне достаточно резака с мощностью 90А. Он легко справится с вашим материалом.

А вот если ваш металл потолще, ищите подходящую модель в диапазоне мощности от 90 до 170А.

Выбор резака по времени и скорости разрезания материала

Скорость плазменной резки металла измеряют в сантиметрах за одну минуту. Эта скорость у разных аппаратов тоже разная и зависит от их общей мощности и природы разрезаемого металла.

Например, при всех прочих равных медленнее всего режется сталь, чуть быстрее – медь и ее сплавы. И еще быстрее – алюминий со своими алюминиевыми сплавами.

Устройство плазменного резака.

Если для вас важна скорость, не забывайте о таком показателе, как длительность работы без перегрева, то есть без перерыва. Если в технической спецификации к аппарату написано, что длительность работы 70%, это означает, что после семи минут резки аппарат должен быть выключенным в течение трех минут, чтобы остыть.

Среди трансформаторных резаков встречаются чемпионы с продолжительностью работы в 100%. Иными словами, они могут работать целый день без отключения. Стоят они, конечно, немало. Но если у вас впереди длинные разрезы, думайте о покупке «чемпионских» трансформаторных плазменных резаков.

Пара слов о горелке

Снова оцениваем природу металла или другого материала, который планируем разрезать. От этого будет зависеть мощность горелка плазмореза. Она должна быть достаточной для качественного реза.

При расчетах нужно учитывать факт, что вы можете встретиться со сложными условиями работы, которая, как назло, должны быть произведена в самые короткие сроки, то есть резка должна носить выраженных интенсивный характер.

Во многих источниках рекомендуется выбирать сопло из меди: оно прочное и отлично охлаждается воздухом, намного быстрее, чем сопла из других металлов.

Рукоятку горелку не упускаем из зоны внимания, это важная часть для комфортной, а значит качественной работы. На рукоятке можно зафиксировать дополнительные элементы, которые помогут держать сопло на одинаковом расстоянии от поверхности металла. Данный совет распространяется только на ручные модели аппаратов.

Если вы собираетесь резать , выбирайте модель с горелкой, которая предназначена для поступления воздуха.

Если же ваши планы связаны с массивными толстыми заготовками, покупайте резак с горелкой для приема защитного газа – азота, например.

Плазменная резка для начинающих.

Плазменная резка металлов для начинающих.

Уважаемые покупатели, в этой статье мы хотим вам рассказать что такое плазменная резка металлов, показать ее основные преимущества, рассказать об устройстве плазменных аппаратов и как их использовать, а теперь обо всем этом по порядку.

Иногда наши покупатели приобретая аппарат плазменной резки с удивлением узнают, что для его работы необходим компрессор. Компрессор необходим для того, чтобы выдувать металл который вы режете. Без компрессора резать плазмой невозможно. Компрессор подключается к аппарату, а к аппарату подключается плазматрон (плазменная горелка), так вот, когда  возникает дежурная дуга между катодом и соплом, воздух эту дугу выдувает наружу, где дуга переходит в основную дугу при соприкосновении с металлом; далее происходит процесс плавления металла и выдувания его жидкой части из зоны расплава. При выборе компрессора стоит обратить особое внимание на его качество и на его параметры. Корректная работа аппарата плазменной резки возможно только в сочетании с хорошим компрессором. Мы рекомендуем использовать компрессоры способные выдавать 5-6 атмосфер. 

Еще одна немаловажная деталь, на которую мы хотим обратить ваше внимание. В компрессоре должен стоять фильтр воздуха, он может быть встроен в компрессор изначально, а может подключаться отдельно. Воздух, который будет проходить через аппарат плазменной резки и выходить из плазматрона, должен быть чистым, в него не должны попадать никакие посторонние предметы и вещества. Недопустимо попадание паров и частиц масла, мельчайшей частицы металлической стружки, пыль и грязь. Особенно это важно, если вы планируете использовать плазму на пыльных производствах, в гаражах, цехах с бетонными полами и т.д. Чем чище воздух – тем лучше рез!

Если вы будете соблюдать эти условия, аппарат будет работать корректно и без сбоев. 

Плазма или газорезка?

Мы не будем говорить о том, что газорезка хуже чем плазменная резка. У газорезки есть ряд преимуществ перед плазмой, например при резе металлолома в больших количествах вам не справиться с этой задачей если использовать плазменную резку. Плазменная резка экономически целесообразна при толщине металла до 50 мм, при большей толщине преимущество переходит к кислородной резке. Но качество и скорость раскроя всегда на стороне плазменной резки.

Для газорезки нужен газ, для плазмы нужно электричество. Выделим два основных преимущества плазмы: первое – вам не нужен газ (ацетилен) вы не связываетесь с взрывоопасными газами, второе – вы можете резать различные типы металлов (сталь, нержавейка, медь, алюминий и пр.)

Таким образом кому-то необходима газорезка, кому-то подойдет плазма, выбор за вами.

Как правильно выбрать аппарат плазменной резки?

Здесь все очень просто. Чем мощнее плазменный аппарат, тем толще металл он может резать. Если вы планируете резать разные толщины, вам лучше выбрать мощные аппарат, если вы будете резать тонкие металлы, вам нет необходимости покупать мощные аппарат, достаточно приобрести сорока амперный аппарат. Обратите внимание на такое понятие, как качество реза. Рез может быть «грязный» и «чистый». Грязный рез – это когда вам нужно просто отрезать кусок металла и для вас не имеет значение какой срез будет, аккуратный или нет. Чистый рез – это максимально ровно отрезанный металл. Как правило, производители указывают в параметрах грязный рез. Чтобы понять чистый рез, вам нужно отнять порядка 25% от указанной толщины. Так например если производитель указал 12 мм – значит чистый рез составит 8-9 мм. Не думайте, что производители вас обманывают, это всемирная практика указать в параметрах грязный рез, а не чистый. Этот параметр показывает максимальную возможность аппарата, а вы уже сами выбираете как вам резать металл, по “грязному” или по “чистому”.

Кроме того, перед покупкой желательно понять как часто вы будете включать аппарат плазменной резки. Обратите внимание на ПВ приобретаемого аппарата. Если ПВ аппарата 60% – значит в 10 минутном цикле вы можете резать 6 минут, а 4 минуты аппарат будет отдыхать, если ПВ 100% – значит можно не отрываться от работы, аппарат будет работать постоянно.   

Расходные части.

Покупая аппарат плазменной резки, мы рекомендуем вам узнать у поставщика как обстоят дела с расходкой для плазменной горелки. Практически все производители вместе с аппаратом кладут расходные части, вы можете приступать к резке незамедлительно, но расходка горит, независимо от производителя. И когда встает вопрос о замене, выясняется, что там где аппарат покупался – “расходки” нет. Мы часто сталкиваемся с такими случаями, когда помогаем людям подобрать расходку, и стоит признать, что не всегда это получается. Расходка не всегда стыкуется. Так, например, расходка для аппаратов китайского происхождения не подходит к европейским товарам или американским. Кроме того, нет возможности поменять плазматрон (плазменную горелку) – разные разъемы. В нашем интернет-магазине продаются аппараты плазменной резки произведенные в Китае, все расходные части для горелок CUT всегда в наличии и как показывает практика, китайская расходка подходит практически на все аппараты сделанные в Китае. 

Скорость с которой резать металл.

Этот вопрос нам часто задают покупатели. Определенного ответа на него нет, вы поймете, как быстро вам надо будет вести плазматрон по металлу только в процессе обучения, приноровиться очень просто. Все зависит от толщины металла и амперажности, которую вы выставите. Когда вы приступите к резу, вы сразу увидите – если вы ведете плазматрон очень быстро (в таком случае металл не будет прорезаться полностью) если очень медленно (в этом случае вы просто будете расходовать воздух и электроэнергию). Перед тем как резать нужные вам заготовки или отрезки, мы рекомендуем потренироваться на ненужных обрезках, чтобы выбрать оптимальный режим и скорость реза.

Еще один совет, когда вы включите аппарат – поставьте ток на максимум, а во время реза уменьшайте его, пока не поймете, что этого тока достаточно для реза вашей толщины металла. Начинайте с больших токов, затем идите на понижение.

И ещё, не старайтесь ставить максимальный ток, чтобы отрезать побыстрее, так как чем больше ток, тем быстрее выходит из строя расходка; не делайте слишком частые поджиги, поскольку именно в момент поджига происходит интенсивное «выветривание» тугоплавкой вставки на катоде и преждевременный выход его из строя, т.е. нажали на кнопку и режьте непрерывно. Если по условиям работы вам необходимо делать короткие резы, например резать сетку – приготовьтесь к частой замене расходки.

Как все работает.

Установки плазменной резки имеют напряжение холостого хода 250-300 В.

При нажатии на кнопку подаётся сжатый воздух и одновременно между катодом и соплом во внутренней камере плазмотрона прикладывается это напряжение холостого хода, но чтобы пробить этот промежуток и зажечь плазму, необходима поджигающая искра – эту функцию поджига выполняет осциллятор (напряжение поджига порядка 5-10 кВ). Как только дуга зажглась (и дуга в этот момент называется дежурной) воздух выдувает плазму наружу. Ток дежурной дуги как правило в мощных аппаратах ограничен внутри мощным сопротивлением для экономии расходки, для реза не предназначен; дежурная дуга горит 2-3 сек. Если в течение этого времени дуга не коснулась металла или металл по каким-то причинам не соединён с «+» установки (например, обрыв обратного кабеля), то дуга гаснет. Если же всё прошло нормально, то дежурная дуга переходит в основную дугу, блок осциллятора отключается. Далее происходит плавление металла дугой и одновременное выдувание расплавленного материала из расплава. Горение основной дуги происходит между тугоплавкой вставкой из гафния, впрессованной в торец катода и материалом изделия. Наибольшее разрушение этой вставки происходит именно в момент поджига, поэтому лучше стараться избегать слишком частых включений в целях экономии расходки.

Выбрать аппарат плазменной резки можно здесь.

Для наглядности, мы провели несколько тестов. Аппарат Сварог CUT 100 разрезал металл толщиной 10 мм. с увеличением до 35 мм. Ток резки был выставлен 90 Ампер.

Аппарат Сварог CUT 40 разрезал пластину толщиной 4 мм. Ток резки 20 Ампер.

Технические характеристики аппаратов AuroraPro →← Про расходные части для горелок CUT доступным языком.

Плазменный аппарат: виды, принцип работы

03.12.2020

Плазменный аппарат – специализированное устройство для воздушно-плазменной разделительной резки сталей разных марок. В зависимости от разновидности оборудования с его помощью можно резать заготовки толщиной до 100 мм. Пользуется особым спросом при раскрое нелегированных и низколегированных металлов благодаря большой скорости реза и минимальной зоне термического влияния.

Составляющие аппарата для резки плазменной струей

Конструктивно устройство для раскроя металлопроката плазменной дугой состоит из таких компонентов:

• Источник питания – основное оборудование, необходимое для подачи рабочего напряжения и тока для пилотной и режущей дуги. В зависимости от разновидности устройства его напряжение (без нагрузки) может находиться в диапазоне от 240 до 400 В.

Фото 1. Источник питания

• Плазмотрон (он же ручной плазменный резак) – специализированный прибор, который предназначен для выработки плазмы и создания плазменной дуги. В его конструкцию также включены основные расходные элементы – сопло и катод. Их срок службы зависит рабочих параметров процесса резания, количества поджигов дуги, времени ее действия, интенсивности охлаждения и т.д.

Рисунок 2. Внешний вид ручного плазменного резака

• Кабель-шланговый пакет – служит для подачи плазменного газа, напряжения, тока и охлаждающего вещества (при его наличии в конструкции аппарата) к плазмотрону.

Рисунок 3. Внешний вид кабель-шлангового пакета

Также к аппарату требуется подвести плазмообразующий газ от баллона или магистрального трубопровода. Для резания применяются активные и неактивные газы (сжатый воздух, азот, аргоноводородная, азотоводородная смесь и т.д.). Оптимальная разновидность газа выбирается в зависимости от разрезаемого металла. В бытовых условиях часто используют компрессор для выработки сжатого воздуха.

Сфера применения

В современном мире плазменная технология занимает одну из лидирующих позиций в области разделительной резки плавлением. Аппараты широко применяют практически во всех отраслях промышленности – строительная, нефтегазовая, металлургия, тяжелое машиностроение, металлообработка и изготовление металлоконструкций и т.д.

Особым спросом ручные плазменные резаки пользуются на металлургических заводах. В строительстве обычно применяются инверторные аппараты, которые благодаря малому весу и габаритам легко перемещать в пределах строительной площадки и поднимать на высоту.

Фото 4. Плазменная резка в заводских условиях

В авиа, автомобиле и судостроительных отраслях чаще применяются установки с ЧПУ, которые вырезают заготовки заданных размеров и конфигурации в автоматическом режиме.

Виды плазменных аппаратов

Оборудование для плазменной резки ручным способом производится нескольких типов:

• Инверторные аппараты – модели, которые отличаются небольшими размерами и малым весом. Предназначены в основном для раскроя металла небольших толщин – как правило, не более 20 мм. Продолжительность включения (время непрерывной работы без перегрева) составляет до 60 % (т.е. из 10-минутного рабочего цикла они могут работать только 6 минут, а 4 минуты нужно для охлаждения). Однако они характеризуются повышенной энергоэффективностью и высоким КПД, удобны при выполнении работ на высоте и в полевых условиях.

Фото 5. Внешний вид инвертора

• Трансформаторные аппараты – характеризуются большой мощностью, что позволяет резать листовой металл толщиной до 100 мм. Повышенная продолжительность включения (80-100 %) позволяет непрерывно эксплуатировать оборудование даже на протяжении нескольких рабочих смен. К недостаткам можно отнести большие габариты и вес, поэтому они относятся к классу стационарного оборудования.

Фото 6. Аппарат трансформаторного типа

Также плазменные резаки для разделительной резки металлов классифицируют по разновидности поджига дуги:

• Косвенного действия – поджиг дуги осуществляется между соплом (выступает в качестве анода) и электродом (играет роль катода), разрезаемая заготовка в процессе зажигания дуги не участвует. Обычно применяется для резания неэлектропроводных материалов.
• Прямого действия – здесь в качестве катода выступает электрод плазмотрона, а роль анода играет разрезаемый металлопрокат, между которыми и возбуждается плазменная дуга. Используется для раскроя всех электропроводных материалов.

Рисунок 7. Дуга прямого и косвенного действия

Как работает плазменное устройство?

Ручные плазменные аппараты используются для раскроя всех электропроводных материалов – конструкционные металлы, стали с различным содержанием легирующих элементов, медные, алюминиевые сплавы и т.д. Наиболее эффективны при работе с материалами относительно небольшой толщины (до 40 мм), поскольку процесс отличается высокой скоростью резания и минимальным выделением тепловой энергии, что позволяет исключить деформацию вырезаемых заготовок.

Традиционная плазменная резка представляет собой процесс разделительного резания методом плавления, при котором дуга образуется между тугоплавким электродом и разрезаемым металлом и обжимается при прохождении через сопло. Плазмообразующий газ в дуге частично дисоциируется и ионизируется, поэтому обладает электропроводностью. За счет повышенной плотности и температуре плазма расширяется в объеме и с большой скоростью движется к металлической заготовке.

Рисунок 8. Принцип раскроя плазменной струей

Сам процесс начинается с розжига дежурной дуги между катодом и соплом за счет подачи высокого напряжения к плазменному резаку для резки металлов. Она способствует частичной ионизации, подготавливая пространство между плазмотроном и заготовкой. При ее контакте с металлом (анодом) автоматически повышается мощность и образуется режущая дуга.

Тепловая энергия дуги и плазменного газа вызывает плавление и частичное испарение разрезаемого материала. Далее расплавленный металл выдувается из зоны реза высокоскоростным потоком плазмы. При этом энергия, необходимая для плавления материала вырабатывается только за счет электричества.

Оборудование для плазменной резки металла

Кроме основных составляющих, для полноценной и эффективной работы оборудования также требуется наличие таких элементов и материалов:

• Система циркуляции охладителя – необходимость эффективного охлаждения плазмотрона обусловлена повышенными тепловыми нагрузками, возникающими в процессе плазменного раскроя. Резаки, которые работают с током 100 А и более, обычно оборудуют системой водяного охлаждения. Для бытовых и полупрофессиональных устройств достаточно воздушного охлаждения.
• Рабочий стол – является стабильной основой для размещения разрезаемого металлопроката. Его габариты подбираются с учетом размеров листов, которые чаще всего будут резаться.
• Система вытяжки – служит для удаления вредных выделений, которые наблюдаются при резании металла.
• Плазменный газ – выбирается в зависимости от разновидности разрезаемого материала.

Преимущества и недостатки резки плазмой

Технология плазменного раскроя имеет много разных преимуществ перед другими способами резки плавлением:

• Быстрый прожиг материала и большая скорость резания – при работе с тонколистовым металлом практически в 10 раз выше, чем при воздушно-кислородной резке аналогичных заготовок.
• Минимальная деформация заготовок, вырезаемых из тонколистового металла – обеспечивается благодаря высокой скорости реза и минимальной зоне термического влияния.
• Максимальная точность – достигается за счет минимальной ширины реза и возможности использования разных приспособлений, позволяющих автоматизировать процесс и получить деталь с предельно точными размерами и формой.
• Универсальность – с помощью аппарата можно выполнять как прямолинейный, так и фигурный раскрой практически любых материалов, проводящих электрический ток.
• Предельно высокое качество реза – процесс вырезания заготовок струей плазмы характеризуется минимальным количеством шлака и окалины, поэтому кромки металлических деталей обычно не требуют дополнительной обработки перед сварочными работами.
• Возможность резки таких материалов, как чугун, титан, а также другие цветные металлы и их сплавы.

Фото 9. Резание тонколистового металлопроката

К недостаткам можно отнести только удорожание себестоимости процесса при разделительном резании металлов большой толщины – свыше 60 мм. Также при работе ручными аппаратами следует учитывать, что качество и стабильность резки будет напрямую зависеть от правильности выбора рабочих параметров – силы тока, зазора между соплом и заготовкой, вида используемого газа.

Резка плазменной струей – примеры

Ручными аппаратами для плазменной резки можно вырезать заготовки разных форм и размеров. Сегодня выпускаются разнообразные приспособления и шаблоны для облегчения работы и получения деталей определенных конфигураций и размеров.

Возможности ручных резаков с применением дополнительных устройств:

• Вырезание круглых деталей максимально точной формы.

Фото 10. Использование шаблона для получения круглых деталей разных диаметров

• Резание листа под заданным углом.

Фото 11. Шаблон для резания заготовки с одновременным скосом кромки

• Вырезание деталей с отличными от 90° углами.

Фото 12. Магнитная направляющая для поддержания заданного угла реза

• Высокоточный прямолинейный рез.

Фото 13. Направляющая для высокоточной прямолинейной резки

• Ведение резака с постоянным зазором между соплом и металлом для максимально качественного реза.

Фото 14. Использование роликов для соблюдения постоянного зазора

Как вырезать заготовку круглой формы?

Чтобы вырезать круглую деталь или отверстие в листовом прокате ручным плазменным резаком, важно обеспечить точный контроль движения. При этом качество реза будет тем ниже, чем меньше диаметр заготовки. Минимальным соотношением диаметра окружности к толщине металлопроката, в котором она вырезается, является 1,5, но качество реза здесь будет довольно низким.

Фото 15. Вырезание круглой детали с помощью специального шаблона

Достичь высокого качества поможет следующее:

1. Использование специального шаблона для вырезания круглых деталей и поддержание постоянного зазора между соплом и заготовкой.
2. Снижение скорости резания – это позволяет минимизировать деформацию дуги и существенно снизить величину скоса кромки.
3. Прожиг металла под точным углом 90°.
4. Старт резания с центра окружности в том случае, если нужно вырезать отверстие в детали.
5. Продолжение движения по выполненному резу без выведения резака при завершении резки.

Стоит ли доверять отечественному производителю?

Оборудование для ручной плазменной резки выпускают разные компании. Однако на отечественном рынке лидирующие позиции занимают аппараты марки ПУРМ. Они разработаны и изготовлены с учетом суровых российских условий эксплуатации, эффективно работают во всех регионах РФ – даже в условиях крайнего севера.

Фото 16. Разные виды аппаратов марки ПУРМ

Оборудование этого производителя заслужило доверие потребителей благодаря надежности, высокой производительности, энергоэффективности и возможности интенсивной эксплуатации в любых производственных условиях. Весомым преимуществом является невысокая цена по сравнению с аналогичными аппаратами зарубежных брендов.

Узнайте принцип работы плазморезом в нашей статье

Самым востребованным устройством из всех, которые применяют для резки металла в промышленном производстве различных деталей и конструкций, в настоящее время является плазморез – в Челябинске оценить возможности этого агрегата помогают услуги компании ООО ПКФ «ЧМП». Мы принимаем заказы на раскрой всех представителей группы токопроводящих материалов, а также ряда электроизоляторов – пластиков, продукции деревопереработки, камня.

Для реализации серийных и разовых проектов мы используем высокотехнологичную модификацию плазмореза – станок с ЧПУ Hypertherm MAXPRO 200 германского производства. Установка выполняет операции и корректирует параметры работы (ток дуги, скорость реза) в соответствии с заданной программой. Так удается минимизировать влияние человеческого фактора, значительно повысить производительность труда и снизить стоимость готовых изделий в серийном производстве.

Плазменный резак по металлу: принцип работы

В состав плазменной металлорежущей установки входят такие функционально значимые компоненты:

• компрессор тангенциальной или вихревой подачи воздушной струи под давлением для обеспечения позиционирования плазменной дуги точно по центру электрода;
• источник электрического питания – трансформатор либо инвертор;
• кабель-шланговый пакет;
• плазмотрон – плазменный резак, который, в свою очередь, состоит из электрода, сопла, охладителя/изолятора между ними, колпачка сопла.

При работе плазморезом взаимодействие электрода, изготовленного из гафния или циркония, и сопла приводит к возникновению разряда и розжигу электрической дуги. Выходящий под давлением ионизированный воздух создает плазменную струю, за обжим и формирование которой отвечает сопло. Температура плазмы в зоне реза достигает 30 000 °С, а частички расплава моментально удаляет воздушная струя.

Различают плазменно-дуговой способ резки, когда обрабатывающая поверхность является частью проводящего контура, и резку плазменной струей – для раскроя токонепроводящих материалов.

Наши предложения

Резка плазморезом имеет массу преимуществ перед иными технологиями раскроя металлических заготовок толщиной до 50 мм. Для клиентов ПКФ «ЧМП» это – оперативность изготовления деталей любой степени сложности, гарантированное качество изделий и финансовая выгода.

Как работает плазменный резак | InformPhoto.ru

Плазменные резаки работают, подавая электрическую дугу через газ, который проходит через ограниченное отверстие, которое является наконечником горелки. Газом может быть магазин воздуха, азота, аргона, кислорода. и т. д. На небольших машинах воздух является наиболее распространенным и недорогим выбором. Это повышает температуру газа доуровень, что он входит в 4-е состояние материи. Большинство из нас знакомы с первыми тремя: твердым, жидким и газообразным. Ученые называют это дополнительным состоянием плазмы. Поскольку разрезаемый металл является частью цепи, электрическая проводимость в плазме заставляет дугу переходить к работе.

До плазменной резки

В предыдущих методах сварки для защиты сварного шва от окисления требовался слой инертного газа вокруг плазменной дуги. Инженеры последних дней, работающие над этой концепцией сварки, осознали возможность повышения температуры за счет ускорения потока газа и ограничения отверстия, через которое он проходил.Благодаря этому инновационному мышлению инженеры успешно разработали устройство, которое будет генерировать огромный уровень тепла, который можно использовать для резки металла. Это огромное количество энергии, генерируемой с помощью этого станка, позволило металлистам с невероятной легкостью и скоростью прорезать самый сложный металл, а главное — ровный и точный разрез. Плазменная резка, безусловно, увлекательная и прогрессивная концепция.

Есть разные способы завести дугу. В некоторых устройствах дуга формируется путем приведения горелки в контакт с поверхностью обрабатываемой детали, а в других используется вспомогательная дуга, которая первоначально создает дугу внутри головок горелки. Когда вы приблизитесь к поверхности, дуга перейдет к заготовке. Некоторые резцы используют высоковольтную, высокочастотную цепь для начала дуги. Для высокочастотных горелок область в начале резки должна быть очищена от ржавчины. Всего несколько секунд для очистки. Основным преимуществом этого является то, что в факеле меньше технологий, которые могут пойти не так.

Покупка плазменного резака

Необходимо подумать о толщине металла, который вы обычно режете. В продаже есть различные плазменные резаки, в которых указана максимальная толщина, которую они могут резать, это просто не та цифра, которая вам понадобится. Это толщина, которую он будет аккуратно обрезать без большого количества дополнительной работы по очистке края среза перед дальнейшим использованием. Проверьте сначала цены на плазморезы, если финансы позволяют, не стремитесь к этой второй фигуре в качестве цели, попробуйте купить плазменный резак, у которого есть немного добавленная мощность. Вы получите лучшую производительность с вашей машиной, и эта свободная емкость когда-нибудь пригодится. Другим соображением, безусловно, является рабочий цикл при максимальной рабочей силе тока.

Плазменные резаки в деталях

В плазменных резаках используется электрическая дуга или электрический разряд, разряженный внутри инертного газа, который проходит через небольшое отверстие. В основе этого канала находится отрицательно заряженный электрод. Когда на этот электрод подается питание и его наконечник входит в контакт с металлом, который должен быть разрезан, образуется цепь, которая в свою очередь превращается в искру.Эта искра нагревает газ, когда он пробивается внутрь маленького канала, поэтому этот нагрев, следовательно, превращает газ в плазменное состояние. Создан поток плазмы, который с легкостью прорезает металл, двигаясь с невероятно быстрой скоростью. Высокоэффективный метод резки тонких и толстых материалов — вот что такое плазменная резка. Фактически это — поток воздуха, который разрезает сталь.

Ручные факелы

Ручные резаки способны разрезать стальную пластину толщиной до 50 мм, хотя, вероятно, более распространенными будут 10-15 мм. У большинства резцов, вероятно, будет спецификация относительно того, какую толщину он будет резать чисто, а также толщину, которую он может разрезать. Разрезанные порезы являются максимальными возможностями плазменных резаков и, скорее всего, требуют очистки перед сваркой или использованием. Роботизированные плазменные резаки могут резать в любом месте до 300 мм. Температура плазмы может достигать 15 000 градусов по Цельсию.

Резка мягкой стали с помощью плазменного резака

Не перепутайте плазменный резак и резак. Хотя способ их нанесения может быть схожим, резак режет металл пламенем. Плазменный резак, с другой стороны, прорезает металл сжатым воздухом или инертным газом под высоким напряжением. Плазменный резак также более безопасен по сравнению со сварочной горелкой, учитывая, что он использует инертный газ вместо взрывоопасного газа.

Похожие записи:

Загрузка…

Как работает плазменный резак

Что такое плазма?

Чтобы правильно объяснить, как работает плазменный резак, мы должны начать с ответа на основной вопрос: «Что такое плазма? Проще говоря, плазма – это четвертое состояние вещества. Обычно мы думаем, что материя имеет три состояния: твердое, жидкое и газообразное. Материя переходит из одного состояния в другое за счет введения энергии, например тепла. Например, вода переходит из твердого (лед) в жидкое состояние при приложении определенного количества тепла.Если уровень тепла увеличится, он снова изменится с жидкости на газ (пар). Теперь, если уровень тепла снова увеличится, газы, составляющие пар, станут ионизированными и электропроводящими, превратившись в плазму. Плазменный резак будет использовать этот электропроводящий газ для передачи энергии от источника питания к любому проводящему материалу, в результате чего процесс резки будет более чистым и быстрым, чем при использовании кислородного топлива.

Формирование плазменной дуги начинается, когда газ, такой как кислород, азот, аргон или даже производственный воздух, пропускается через небольшое отверстие сопла внутри горелки.Электрическая дуга, генерируемая от внешнего источника питания, затем вводится в этот поток газа под высоким давлением, в результате чего возникает то, что обычно называют «плазменной струей». Плазменная струя сразу достигает температуры до 40000 ° F, быстро пробивая заготовку и сдувая расплавленный материал.

Компоненты плазменной системы

• Источник питания – источник питания для плазменной резки преобразует одно- или трехфазное сетевое напряжение переменного тока в плавное постоянное напряжение в диапазоне от 200 до 400 В постоянного тока.Это постоянное напряжение отвечает за поддержание плазменной дуги на всем протяжении резки. Он также регулирует требуемый выходной ток в зависимости от типа и толщины обрабатываемого материала.
  

• Консоль зажигания дуги

  – Схема ASC вырабатывает переменное напряжение приблизительно 5000 В переменного тока на частоте 2 МГц, которое создает искру внутри плазменной горелки для создания плазменной дуги.
  

• Плазменный резак

  – Плазменный резак предназначен для обеспечения правильного выравнивания и охлаждения расходных деталей.Основными расходными деталями, необходимыми для генерации плазменной дуги, являются электрод, завихритель и сопло. Дополнительный защитный колпачок может использоваться для дальнейшего улучшения качества резки, а все части удерживаются вместе внутренними и внешними удерживающими колпачками.

Подавляющее большинство систем плазменной резки сегодня можно разделить на обычные или прецизионные категории.

		В обычных плазменных системах в качестве плазменного газа обычно используется производственный воздух, а форма плазменной дуги в основном определяется отверстием сопла.Приблизительная сила тока плазменной дуги этого типа составляет 12-20K ампер на квадратный дюйм. Во всех портативных системах используется обычная плазма, и она до сих пор используется в некоторых механизированных приложениях, где допуски деталей более щадящие.
		Системы прецизионной плазменной резки (с высокой плотностью тока) спроектированы и спроектированы для получения самых острых и высококачественных разрезов, которые можно получить с помощью плазмы. Конструкции резака и расходных деталей более сложны, и в комплект входят дополнительные детали для дальнейшего сужения и формы дуги.Прецизионная плазменная дуга составляет примерно 40-50 кОм на квадратный дюйм. Несколько газов, таких как кислород, воздух высокой чистоты, азот и смесь водорода / аргона / азота, используются в качестве плазменного газа для получения оптимальных результатов на множестве проводящих материалов.

Ручной режим В типичной ручной плазменной системе, такой как наша Tomahawk® Air Plasma, расходные части электрода и сопла контактируют друг с другом внутри резака в выключенном состоянии.При нажатии на спусковой крючок источник питания вырабатывает постоянный ток, который течет через это соединение, а также инициирует поток плазменного газа. Как только плазменный газ (сжатый воздух) создает достаточное давление, электрод и сопло раздвигаются, что вызывает электрическую искру, которая превращает воздух в плазменную струю. Затем поток постоянного тока переключается от электрода к соплу на путь между электродом и заготовкой. Этот ток и воздушный поток продолжаются до тех пор, пока спусковой крючок не будет отпущен.

Операция прецизионной плазменной резки

Внутри прецизионного плазменного резака электрод и сопло не соприкасаются, а изолированы друг от друга закручивающим кольцом с небольшими вентиляционными отверстиями, которые превращают предварительный поток / плазменный газ в закрученный вихрь. Когда на источник питания подается команда пуска, он генерирует до 400 В постоянного тока напряжения холостого хода и запускает предварительную подачу газа через шланг, подсоединенный к горелке.Сопло временно подключается к положительному потенциалу источника питания через цепь вспомогательной дуги, а электрод находится на отрицательном полюсе.

Затем из пульта запуска дуги генерируется высокочастотная искра, которая заставляет плазменный газ становиться ионизированным и электрически проводящим, в результате чего возникает путь тока от электрода к соплу, и создается пилотная плазменная дуга.

Как только вспомогательная дуга контактирует с заготовкой (которая подключается к заземлению через планки стола для резки), путь тока смещается от электрода к заготовке, высокочастотная дуга отключается, и цепь вспомогательной дуги размыкается. .

Затем источник питания нарастает постоянный ток до значения силы тока резки, выбранного оператором, и заменяет газ предварительной продувки оптимальным плазменным газом для разрезаемого материала. Также используется вторичный защитный газ, который выходит за пределы сопла через защитный колпачок.

Форма защитного колпачка и диаметр его отверстия заставляют защитный газ еще больше сжимать плазменную дугу, что приводит к более чистому сечению с очень малыми углами скоса и меньшим пропилом.

Как работает плазменная резка? Преимущества и недостатки

Резку металла можно разделить на две категории – механическую и термическую. Плазменная резка – это метод термической резки, при котором для резки металла используется ионизированный газ. .

Это один из наиболее широко используемых методов резки толстых металлических листов, но также доступен и для листового металла. Прежде чем углубляться в преимущества и возможности плазменной резки, следует ответить еще на один вопрос.

Что такое плазма?

Вы определенно слышали о трех основных состояниях материи – твердом, жидком и газообразном. Но есть и четвертый. Да, это плазма.

Плазму можно найти в природе, но в основном в верхних частях атмосферы Земли. Знаменитое полярное сияние – результат солнечного ветра, созданного из плазмы. К освещению и высокотемпературному возгоранию также относится плазма. И наши тела тоже.

В целом это около 99% видимой Вселенной.

В повседневной жизни мы можем встретить плазму в телевизорах, люминесцентные лампы, неоновые вывески и, конечно же, плазменные резаки.

Плазма – это электропроводящее ионизированное газоподобное вещество . Это означает, что в некоторых атомах отсутствуют электроны, и также есть свободные электроны, плавающие вокруг.

Газ можно превратить в плазму, подвергнув его интенсивному нагреву. Вот почему плазму часто называют ионизированным газом.

Плазма похожа на газ, поскольку атомы не находятся в постоянном контакте друг с другом.В то же время он ведет себя аналогично жидкостям с точки зрения его способности течь под действием электрического и магнитного поля.

Как работает плазменный резак?

Как работает плазменная резка

Процесс плазменной резки – это метод термической резки. Это означает, что он использует тепло для плавления металла вместо его механической резки.

Общая механика системы всегда одинакова. В плазменных резаках используется сжатый воздух или другие газы, например азот.Ионизация этих газов происходит с образованием плазмы.

Обычно сжатые газы контактируют с электродом, а затем ионизируются для создания большего давления. Когда давление увеличивается, поток плазмы направляется к режущей головке.

Режущий наконечник сужает поток, создавая поток плазмы. Затем он наносится на заготовку. Поскольку плазма электропроводна, заготовка соединяется с землей через стол для резки.

При контакте плазменной дуги с металлом его высокая температура плавит.В то же время высокоскоростные газы выдувают расплавленный металл.

Начало процесса резки

Не все системы работают одинаково. Во-первых, есть обычно более бюджетная версия high frequency contact . Это недоступно для плазменных резаков с ЧПУ, потому что высокая частота может мешать работе современного оборудования и вызывать проблемы.

В этом методе используется искра высокого напряжения и высокой частоты. Возникновение искры происходит при соприкосновении плазменной горелки с металлом.Это замыкает цепь и создает искру, которая, в свою очередь, создает плазму.

Другой вариант – метод пилотной дуги . Во-первых, искра создается внутри горелки цепью высокого напряжения и низкого тока. Искра создает вспомогательную дугу, представляющую собой небольшое количество плазмы.

Режущая дуга возникает, когда вспомогательная дуга входит в контакт с заготовкой. Теперь оператор может начать процесс резки.

Третий способ – использовать подпружиненную плазменную головку .Если прижать резак к заготовке, возникает короткое замыкание, в результате чего начинает течь ток.

При снятии давления образуется вспомогательная дуга. Следующее такое же, как и в предыдущем методе. Это приводит к контакту дуги с заготовкой.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Может резать все токопроводящие материалы. Газовая резка, хотя она также подходит для резки толстых металлов, ограничивается только черными металлами.
• Отличное качество для толщины до 50 мм.
• Максимальная толщина до 150 мм.
• Сравнительно дешево для резки средней толщины.
• Лучший способ резать нержавеющую сталь и алюминий средней толщины.
Доступны станки с ЧПУ
• , обеспечивающие высокую точность и повторяемость.
• Может порезаться в воде, что приведет к уменьшению ЗТВ. Также снижает уровень шума.
• Меньший пропил по сравнению с газовой резкой.
• Более высокая скорость резки, чем кислородное топливо.

Недостатки

• Большая ЗТВ по сравнению с лазерной резкой.
• Качество при работе с более тонкими листами и пластинами хуже, чем при лазерной резке.
• Допуски не такие точные, как при лазерной резке.
• Не достигает такой толщины, как гидроабразивная или газовая резка.
• Оставляет ЗТВ, которой не остается при гидроабразивной струе.
• Более широкий пропил, чем при лазерной резке.

Выбор метода резки

Выбор между различными методами резки зависит от материала, его толщины и применения деталей.

Рекомендуемая толщина резки для плазменной резки составляет 15… 50 мм .

Рекомендуемый верхний предел толщины материала для плазменной резки составляет около 50 мм для углеродистой и нержавеющей стали. Алюминий не должен превышать 40 мм.

Все вышеперечисленное относится к области гидроабразивной и газовой резки.

Услуги лазерной резки должны быть предпочтительным вариантом для листового металла и более тонких листов из-за более высокого качества и скорости резки.Но верхний предел лазерной резки где-то 25… 30 мм.

Кроме того, плазменная резка выполняется быстрее и, следовательно, дешевле при толщине листа от 15 мм. Опять же, вопрос сводится к требуемому качеству. Однако всегда можно получить красивый и гладкий результат с помощью постобработки.

Что такое плазменная резка? – TWI

Плазменная резка (плазменная резка) – это процесс плавления, при котором струя ионизированного газа при температуре выше 20 000 ° C используется для расплавления и удаления материала из разреза.Во время процесса между электродом (катодом) и заготовкой (анодом) зажигается электрическая дуга. Электрод утоплен в сопло для газа с водяным или воздушным охлаждением, которое сужает дугу, вызывая образование узкой высокотемпературной высокоскоростной плазменной струи.

Когда струя плазмы попадает на заготовку, происходит рекомбинация, и газ возвращается в свое нормальное состояние, выделяя при этом сильное тепло. Это тепло плавит металл, и поток газа выбрасывает его из разреза. Плазменные газы обычно представляют собой аргон, аргон / водород или азот.Эти инертные газы можно заменить воздухом, но для этого потребуется специальный электрод из гафния или циркония. Использование сжатого воздуха делает этот вариант плазменного процесса более конкурентоспособным по сравнению с кислородно-топливным процессом резки углеродисто-марганцевой и нержавеющей стали толщиной до 20 мм. Инертные газы предпочтительны для высококачественной резки реактивных сплавов.

Плазменная дуга позволяет резать широкий спектр электропроводящих сплавов, включая углеродистую и нержавеющую сталь, алюминий и его сплавы, никелевые сплавы и титан.Первоначально метод был разработан для резки материалов, которые нельзя было удовлетворительно разрезать с помощью кислородно-топливного процесса. Обычно разрезаемый компонент или лист остается неподвижным, а плазменный резак перемещается. Кроме того, поскольку стоимость плазменного резака невысока по сравнению с ценой манипуляционного оборудования, обычно на стол для резки устанавливают несколько резаков.

Плазменная резка также может производиться под водой на специализированном оборудовании.

Плазменная резка с высокими допусками (HTPAC) – важное развитие плазменной дуги.Этот процесс обеспечивает лучшую точность при обработке материалов толщиной менее 12 мм и может быть недорогой альтернативой лазерной резке.

Дополнительную информацию о плазменной резке можно найти в разделе Профильная резка – руководство по выбору процесса.

Плазменно-дуговая резка – особенности процесса и оборудования

Процесс плазменной дуги всегда рассматривался как альтернатива кислородно-топливному процессу. В этой части серии описываются основы процесса с упором на рабочие характеристики и преимущества многих вариантов процесса.

Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Основы процесса

Процесс плазменной резки показан на Рис. 1 . Основной принцип заключается в том, что дуга, возникающая между электродом и деталью, сужается с помощью медного сопла с мелким отверстием. Это увеличивает температуру и скорость плазмы, выходящей из сопла. Температура плазмы превышает 20 000 ° C, а скорость может приближаться к скорости звука.При использовании для резки поток плазменного газа увеличивается, так что глубоко проникающая плазменная струя прорезает материал, а расплавленный материал удаляется в вытекающей плазме.

Процесс отличается от кислородно-топливного процесса тем, что в плазменном процессе используется дуга для плавления металла, тогда как в кислородно-топливном процессе кислород окисляет металл, а тепло от экзотермической реакции плавит металл. Таким образом, в отличие от кислородно-топливного процесса, плазменный процесс может применяться для резки металлов, образующих тугоплавкие оксиды, таких как нержавеющая сталь, алюминий, чугун и сплавы цветных металлов.

Источник питания

Источник питания, необходимый для процесса плазменной дуги, должен иметь падающую характеристику и высокое напряжение. Хотя рабочее напряжение для поддержания плазмы обычно составляет от 50 до 60 В, напряжение холостого хода, необходимое для зажигания дуги, может достигать 400 В постоянного тока.

При зажигании пилотная дуга образуется внутри корпуса горелки между электродом и соплом. Для резки дуга должна передаваться на заготовку в так называемом «переносном» режиме дуги.Электрод имеет отрицательную полярность, а деталь – положительную полярность, так что большая часть энергии дуги (примерно две трети) используется для резки.

Состав газа

В традиционной системе с вольфрамовым электродом плазма инертна и образуется с использованием аргона, аргона-H ₂ или азота. Однако, как описано в варианте процесса , можно использовать окисляющие газы, такие как воздух или кислород, но электрод должен быть медным с гафнием.

Расход плазменного газа имеет решающее значение и должен быть установлен в соответствии с уровнем тока и диаметром отверстия сопла.Если поток газа слишком мал для текущего уровня или уровень тока слишком высок для диаметра отверстия сопла, дуга гаснет, образуя две последовательные дуги, электрод к соплу и сопло к заготовке. Эффект «двойной дуги» обычно катастрофичен при плавлении сопла.

Качество резки

Качество кромки плазменной резки такое же, как и при кислородно-топливной технологии. Однако, поскольку плазменная резка плавлением, характерной особенностью является более высокая степень плавления по направлению к верхней части металла, что приводит к скруглению верхней кромки, плохой прямоугольности кромки или скосу на кромке реза.Поскольку эти ограничения связаны со степенью сужения дуги, доступны несколько конструкций горелок для улучшения сужения дуги и обеспечения более равномерного нагрева в верхней и нижней части реза.

Варианты процесса

Варианты процесса, Рис. 2a – 2e , в основном были разработаны для улучшения качества резки и стабильности дуги, уменьшения шума и дыма или увеличения скорости резки.

Двойной газ

Процесс работает в основном так же, как и в традиционной системе, но вокруг сопла установлен вторичный газовый экран, Рис.2а . Благоприятные эффекты вторичного газа заключаются в увеличении сужения дуги и более эффективном «удалении» окалины. Плазмообразующий газ обычно представляет собой аргон, аргон-H ₂ или азот, а вторичный газ выбирается в соответствии с разрезаемым металлом.

Сталь

воздух, кислород, азот

Нержавеющая сталь

азот, аргон-H ₂ , CO ₂

Алюминий

аргон-H ₂ , азот / CO ₂

Преимущества по сравнению с обычной плазмой:

• Сниженный риск возникновения двойной дуги
• Более высокая скорость резания
• Уменьшение закругления верхней кромки

Впрыск воды

В качестве плазменного газа обычно используется азот.Вода впрыскивается в плазменную дугу радиально, Рис. 2b , чтобы вызвать большую степень сжатия. Температура также значительно повышается до 30 000 ° C.

Преимущества по сравнению с обычной плазмой:

• Улучшение качества и прямоугольности пропила
• Повышенная скорость резания
• Меньше риск образования двойной дуги
• Уменьшение эрозии сопла

Водяной кожух

Плазма может работать с водяным кожухом, Рис.2c , или даже с заготовкой, погруженной на 50-75 мм ниже поверхности воды. По сравнению с обычной плазмой вода действует как барьер, обеспечивая следующие преимущества:

• Удаление дыма

• Снижение уровня шума
• Увеличение срока службы сопла

В типичном примере уровней шума при высоких уровнях тока 115 дБ для обычной плазмы водяной кожух эффективно снизил уровень шума примерно до 96 дБ и резку под водой до 52–85 дБ.

Поскольку водяной кожух не увеличивает степень сжатия, прямоугольность режущей кромки и скорость резания заметно не улучшаются.

Воздушная плазма

Инертный или инертный плазмообразующий газ (аргон или азот) можно заменить воздухом, но для этого требуется специальный электрод из гафния или циркония, установленный в медном держателе, Рис. 2d . Воздух также может заменить воду для охлаждения горелки. Преимущество воздушной плазменной горелки в том, что в ней вместо дорогих газов используется воздух.

Следует отметить, что, хотя электрод и сопло являются единственными расходными материалами, электроды с гафниевым наконечником могут быть дорогими по сравнению с вольфрамовыми электродами.

Плазма высокой толерантности

В попытке улучшить качество резки и конкурировать с превосходным качеством резки лазерных систем, доступны системы высокоточной плазменно-дуговой резки (HTPAC), которые работают с сильно сжатой плазмой. Фокусировка плазмы осуществляется путем принудительного закручивания плазмы, генерируемой кислородом, когда она входит в отверстие для плазмы, и вторичный поток газа впрыскивается после плазменного сопла, Рис.2e . В некоторых системах дугу окружает отдельное магнитное поле. Это стабилизирует плазменную струю, поддерживая вращение, вызванное закрученным газом. Преимущества систем HTPAC:

• Качество резки находится между обычной плазменной резкой и лазерной резкой
• Ширина узкого пропила
• Меньше искажений за счет меньшей зоны термического влияния

HTPAC – это механизированная техника, требующая высокоточного высокоскоростного оборудования. Основные недостатки заключаются в том, что максимальная толщина ограничена примерно 6 мм, а скорость резки обычно ниже, чем при обычных плазменных процессах, и составляет примерно 60-80% от скорости лазерной резки.

Эта статья была подготовлена ​​Биллом Лукасом в сотрудничестве с Дерриком Хилтоном, BOC

Как работает плазменный резак?

Размещено: 8 сентября 2017 г. Автор: MattM Плазменные резаки

– это что-то вроде волшебства по резке металла при первом использовании. Благодаря последним усовершенствованиям в технологии плазменные резаки размером с коробку для завтрака могут разрезать невероятно толстые куски металла. Процесс плазменной резки гениален в том, как он работает, и мы часто получаем технические звонки с вопросами о том, как они работают, поэтому мы решили разбить его как можно проще для всех, кто задается вопросом.

Для плазменной резки необходимы два основных элемента для создания невероятной мощности резки. Сначала вам понадобится электрическая дуга, проходящая через провод резака. Это может быть трансформатор или инверторный источник питания. Инверторные плазменные резаки позволяют запускать высокочастотную дугу или вспомогательную дугу, которая может запускать плазму от скачка до перехода зазора от наконечника резака к рабочей поверхности. Это также означает, что вам не нужно царапать наконечник резака о металл, и он может вызвать дугу из-за легкой ржавчины и покрытий, обнаруженных на металле.Инвертор намного меньше и легче трансформатора, что соответствует всей конструкции плазменного резака. Все плазменные резаки Eastwood имеют инверторную основу.

Электрическая дуга проходит через наконечник горелки и встречается со сжатым газом, проталкиваемым через суженное отверстие (отверстия) в вихревом кольце. Этот сжатый газ может быть азотом, кислородом, аргоном или наиболее часто используемым газом; Сжатый воздух. Когда газ под высоким давлением смешивается с электрической дугой, он перегревает газ так, что он превращается в плазму, которая переносится на любую электропроводящую деталь, которая подключена к цепи плазменного резака заземляющим зажимом.Этот перегретый газ или плазма прыгает на заготовку и сжигает или режет металл. Размер разреза будет зависеть от размера наконечника резака, а также от расстояния или угла, под которым держится резак.

Способность прорезать толстый металл в первую очередь определяется силой тока, на которую установлен плазменный резак. Чем выше ток, тем острее будет сделанная резка. «Пробойник» для проталкивания плазмы через металл в основном зависит от давления газа, подаваемого в горелку. На плазменных резаках Eastwood предлагается максимальная сила около 60 фунтов на квадратный дюйм для резки металла толщиной до 7/8 дюймов с нашим Versa-Cut 60.У каждого устройства плазменной резки могут быть разные оптимальные настройки, поэтому обратитесь к руководству пользователя.

Наконечник электрода и сопло – это два «расходных материала», которые необходимо периодически заменять. Частота замены будет зависеть от степени сложности работы / сокращений, уровня квалификации и временного диапазона, на котором вы выполняете резку. Иногда требуется замена вихревых колец, но очень редко, если соблюдать осторожность при замене расходных материалов.

Плазменные резаки

могут работать от 110 В или 220 В в зависимости от модели, которую вы используете.Некоторые инверторные блоки, такие как Versa-Cut 40, могут определять входное напряжение и отключаться от адаптера розетки. Очевидно, что максимальная выходная мощность ниже при работе от 110 В, чем 220 В на машинах с двойным входом напряжения.

Итак, это краткий курс о том, как плазменный резак работает и режет металл так легко и эффективно. Мы предлагаем ознакомиться с информацией о каждой машине и принять во внимание максимальную толщину резки, прежде чем нажимать на спусковой крючок при покупке устройства для плазменной резки.Полный ассортимент наших аппаратов плазменной резки и сварки можно найти здесь: https://www.eastwood.com/welders.html.

Что такое плазменный резак?

Плазменный резак – это режущий инструмент, который используется для резки и обработки металлов, необходимых для создания чего-либо.

В большинстве случаев этот инструмент используется в цехах металлообработки, ремонте и реставрации автомобилей, промышленном строительстве, а также в операциях по утилизации и утилизации. Хотя некоторые модели подходят и для домашних энтузиастов, и для домашних мастеров.

Плазменные резаки принимают входную мощность, обрабатывают ее и с помощью ускоренной струи горячей плазмы позволяют резать любые электропроводящие материалы.

Устройство позволяет резать металл по своему вкусу, в том числе нержавеющую сталь, алюминий, латунь, сталь, медь, а также другие токопроводящие металлы.

Технология высокоскоростной и точной резки в сочетании с низкой стоимостью делает плазменный резак одним из очень полезных инструментов не только в крупномасштабных промышленных приложениях, но и в небольших магазинах для любителей.

Плазменный резак – отличное устройство для использования в большинстве областей применения. Он может резать как черные, так и цветные металлы, но он особенно идеален для тех, для которых важны качество и скорость резки.

Обычно работы по изготовлению выполняются вручную с использованием ручного плазменного резака. Существуют различные типы плазменных резаков в зависимости от того, какую толщину металла вы, вероятно, будете резать.

Помимо этого, установка плазменной резки с ЧПУ также широко применяется в металлообрабатывающей промышленности, где резка профилей из цифровых файлов на большие листы металла.

Использование плазменного резака в процессе обработки металла намного дешевле, чем струйный или лазерный резак. Работа плазменной резки также является очень быстрым и точным процессом.

Изображение: http://plasmamax.blogspot.com/

Как работает плазменный резак

Прежде чем объяснять рабочий процесс плазменного резака, лучше сначала узнать « Что такое плазма? ”Проще говоря, плазма – одно из наиболее распространенных состояний материи.Три состояния материи – твердое, жидкое и газообразное.

Введение энергии может изменить состояние вещества. Если нагреть газ, на одной стадии пар станет ионизированным. Ионизированные частицы электропроводны. Следовательно, плазма представляет собой совокупность заряженных частиц, содержащих равное количество электронов и положительных ионов, которые являются хорошим проводником электричества. Плазменный резак использует этот электропроводный газ для передачи энергии от источника питания к любым металлам.

В аппаратах плазменной резки высшего класса вспомогательная дуга между соплом и электродом используется для ионизации газа, который первоначально генерирует плазму перед переносом дуги.

В плазменных горелках обычно используется медное сопло для сжатия потока газа при прохождении через него дуги. Образование дуги начинается, когда газ (азот, аргон, кислород или даже производственный воздух) пропускается через отверстие сопла внутри горелки.

Затем в этот поток газа под высоким давлением (обычно называемый «плазменной струей») подается электрическая дуга.Эта высокоскоростная высокотемпературная плазменная струя мгновенно просверливает металл и сдувает расплавленные материалы.

Это основная технология плазменной резки. Исследователи и инженеры постоянно работают над тем, чтобы сделать устройство более мощным, но меньшим по размеру, одновременно улучшая качество резки, увеличивая скорость резки и продлевая срок службы расходных деталей.

Как работает плазменная резка и что такое плазменная резка

Вы чувствуете себя подавленным, пытаясь понять, что такое плазменная резка? Мы знаем, что это может показаться действительно сложной областью работы, когда вы впервые на нее смотрите.Даже терминология может показаться странной, например, что такое «водоворот», когда он дома?

К счастью, если немного углубиться, все не так сложно, как кажется на первый взгляд. Несмотря на то, что используемая технология очень впечатляющая, а выходные температуры невероятны, практическое применение плазменной резки довольно просто.

Итак, мы составили для вас супер-руководство, в котором есть все, что вам нужно знать о плазменной резке. Он знакомит вас с основами из раздела «Что такое плазма?» а затем проведет вас через все гайки и болты того, как работает плазменная резка, прежде чем завершить некоторые из вопросов, которые часто возникают у людей об этой работе.

Мы обещаем, что к концу все станет ясно, и вы сможете объяснить плазменную резку, как старый человек.

Прежде чем мы сможем поговорить о том, как работает плазменная резка, нам сначала нужно ответить на вопрос: «Что такое плазменная резка?»

Возможно, вы слышали в школе о трех состояниях материи: твердое, жидкое и газообразное. Ну, их больше трех, и плазма – это четвертое состояние материи.

Материя переходит из одного состояния в другое, когда вы добавляете энергию молекулам или атомам материала.Так, если, например, нагреть лед, он тает и превращается в воду.

Тогда, если вы нагреете его еще немного, он станет газом или паром, как мы обычно называем водяной пар. Наконец, если вы нагреете его еще больше, газ разделится на ионы, и в этот момент он будет проводить электричество и, как полагают, стал плазмой.

Проще говоря, плазменные резаки проталкивают электрическую пилотную дугу через узкое отверстие, заполненное газом. Плазменный газ может быть любым кислородом, аргоном, производственным воздухом, азотом и т. Д.

Этот процесс нагревает газ до температуры, достаточной для перехода в плазму, четвертое состояние вещества.

В качестве электрического проводника плазма может затем образовывать цепь с металлом (или другим материалом), который разрезается, и это приводит к тому, что плазменная дуга может прорезать материал.

Ограниченное отверстие называется соплом. Это узкое отверстие проталкивает газ с очень высокой скоростью, а очень высокотемпературный газ, проходящий через сопло на металл, позволяет ему прорезать металл почти так же, как нож проходит через масло.

Пилотная дуга, которая возникает в большинстве высококачественных плазменных резаков, действует между электродом и соплом для ионизации газа до начала переноса дуги.

В меньших моделях плазменного резака вы можете обнаружить, что создание плазмы начинается, когда наконечник резака используется для создания искры путем прикосновения к металлической поверхности или может использоваться пусковая цепь (высокочастотная конструкция, которая является очень похоже на свечу зажигания в автомобильном двигателе). Стоит отметить, что для работы на станках с ЧПУ вы можете использовать только плазменный резак, который использует пилотную дугу.

Подпишитесь: получите БЕСПЛАТНО 30-страничную таблицу символов сварки в формате PDF с примерами для каждого символа!

Ручной режим

На изображении показан рабочий, режущий металл плазменным резаком. Автор изображения – Jbolles на Flicker.

Если вы хотите использовать ручную плазменную систему (машины для плазменной резки 110/220 В), неплохо знать, что, когда система находится в выключенном состоянии, сопло и электрод будут соприкасаться внутри резака.

Как только вы нажимаете на спусковой крючок, из источника питания вырабатывается постоянный ток, который затем проходит через соединение, и в то же время начинает течь плазменный газ.

Затем плазменный газ создает давление внутри сопла до тех пор, пока оно не станет достаточным, чтобы отодвинуть сопло от электрода. Это создает вспомогательную дугу, которая позволяет газу превращаться в плазменную струю.

Как только это происходит, постоянный ток переключается с электрода на сопло и образует путь между электродом и обрабатываемой деталью. Он будет оставаться на месте до тех пор, пока триггер не будет отпущен, после чего он вернется в состояние ВЫКЛ.

Precision Plasma Operation

Видео выше демонстрирует одну из систем прецизионной плазменной резки на примере ESAB.

В прецизионном плазменном резаке дело обстоит иначе. Электрод и сопло отделены друг от друга за счет вихревого кольца. Это кольцо с крошечными вентиляционными отверстиями, которые выталкивают предварительный поток плазменного газа в вихрь.

При включении источника питания он создает до 400 В постоянного тока напряжения холостого хода. Затем в горелку поступает плазменный газ. В этот момент сопло временно подключается к положительному потенциалу источника питания и образует цепь вспомогательной дуги.Электрод, конечно, в этой точке находится под отрицательным потенциалом. Затем консоль дугового запуска создает искру высокой частоты (опять же, как в свече зажигания).

Эта искра позволяет плазменному газу стать ионизированным, и он приобретает способность проводить электричество, образуя полную пилотную дугу. Как только эта дуга соприкасается с заготовкой, ток смещается, чтобы соединить электрод с разрезаемым металлом. Заготовка всегда лежит на столе для резки, который был полностью заземлен, чтобы предотвратить протекание тока в другом месте во время работы.

Это изменяет постоянный ток для получения правильной силы тока, выбранной пользователем плазменного резака, и переключает предварительную подачу газа на оптимальную смесь газа для материала, который вы режете. Затем вторичный газ, защитный газ, подается через сопло для дальнейшей фокусировки плазменной дуги – это обеспечивает сверхчистый рез, который сохраняет углы скоса как можно меньшими и уменьшает пропил.

Компоненты плазменной системы

Система плазменной резки состоит из 5 основных компонентов:

Блок питания

Источник питания – преобразует одно- или трехфазное сетевое напряжение в полезное постоянное напряжение до 400 В постоянного тока.Это гарантирует, что плазменная дуга остается стабильной на протяжении всего процесса дуговой резки.

Консоль зажигания дуги

Консоль зажигания дуги – это простая схема, которая предназначена для подачи переменного напряжения около 5000 В переменного тока на частоте 2 МГц (что является очень высокой частотой) для создания искры, запускающей плазменную дугу.

Газ

Газы – необходим поток газа, и плазменные системы могут использовать практически любой газ, но обычно азот, производственный воздух, кислород, аргон и т. Д. Они могут служить двум целям: 1.для формирования основы плазменной дуги или 2. для экранирования плазмы для улучшения качества резки

Охлаждение

Система охлаждения – плазменные резаки нагреваются настолько, что, если бы в них не было системы охлаждения, сопло или электрод могли загореться, поэтому для постоянного контроля температуры используется система жидкостного охлаждения.

Факел

Плазменный резак – плазменный резак предназначен для правильного выравнивания плазменной дуги и обеспечения эффективной работы системы охлаждения.Расходные материалы для плазменного резака включают сопла, электрод и вихревые кольца.

Материальные аспекты

Плазменным резаком можно резать только электропроводящие предметы. Это связано с тем, что материал является частью цепи плазменной дуги. Если он не электропроводен – цепи и резки нет.

Это означает, что он подходит для большинства металлов, включая:

1. Конструкционная сталь, нержавеющая сталь, нелегированная, высоколегированная и низколегированная сталь
2. Металлические плакированные пластины
3. Алюминий

Вы также можете использовать плазменную резку латуни, чугуна, меди и титана, но температура плавления этих материалов может помешать получению качественной режущей кромки.

Вы можете использовать плазменные резаки для резки материала толщиной от 0,5 мм до 180 мм, хотя это зависит от машин плазменной резки и материалов.

Процесс плазменной резки

Существует множество вариантов процесса плазменной резки, но основные принципы этого процесса остаются неизменными при резке нержавеющей стали, конструкционной стали, легированной стали, меди или любого другого материала или листового металла.

Этот процесс состоит из пяти отдельных этапов:

Intitiation

Запуск вспомогательной дуги – это момент, когда подается команда пуска и в который генерируется начальная дуга, чтобы вызвать приток газа к электроду и вытеснить его через газовое сопло.

Генерация основной дуги

Генерация основной дуги – следующим шагом является зажигание дуги и обеспечение образования электрической дуги между электродом в машине для плазменной резки и самой заготовкой, и в этот момент начинается резка, и в то же время, если два плазменных газа При необходимости защитный газ начнет поступать для оттачивания режущего пламени.

Местное отопление

Локальный нагрев и плавление – затем, когда плазма начинает работать, температура повышается, что вызывает локальный нагрев и плавление заготовки, но это также может вызвать проблемы внутри сопла, и, следовательно, на этом этапе требуется система охлаждения.

Выброс материала

Выброс материала – ослабленный материал из заготовки затем выталкивается из пропила с использованием кинетической энергии, которая передается потоком газа плазменной струи.

Механизм

Движение дуги – затем после выброса материала плазменная дуга перемещается по поверхности материала до завершения процесса резки.

Варианты процесса плазменной резки

Как правило, процесс плазменной резки одинаков во всех вариантах.Тем не менее, каждый вариант резки дает определенное преимущество в зависимости от области применения, в которой он используется для

.

Под вариациями понимаются различные способы использования плазмы резки в зависимости от системы охлаждения, конструкции электродов в плазменной горелке, используемого плазменного газа или последнего типа применяемой плазмы для резки.

Некоторые из доступных опций:

Стандартный

Стандартная / обычная плазменная дуговая резка – отверстие сопла – единственное, что используется для ограничения плазменной дуги, и вторичная среда не используется (охлаждающей жидкостью обычно является вода или воздух).

Со вторичной средой

Плазменно-дуговая резка с использованием вторичной среды – это когда вторичная среда (то есть другая среда) втягивается в плазменную горелку для дальнейшего сжатия плазменной дуги и обеспечения определенных характеристик, которые зависят от области применения, для которой плазменная струя используется. использовал.

С впрыском воды

Плазменно-дуговая резка с впрыском воды – в этой форме плазменной резки вода впрыскивается в плазменную дугу, что приводит к значительному повышению температуры через газовое сопло примерно до 30 000 градусов по Цельсию, и это может улучшить качество резки.

Преимущества и недостатки плазменной резки

На изображении показан ручной плазменный резак. Изображение Тима Дриваса в Википедии.

К преимуществам плазменной резки можно отнести:

• Это зависит от серии станка для плазменной резки, но часто можно использовать одну или несколько горелок одновременно.
• Вы можете разрезать любой материал, проводящий электричество
• Вы можете легко найти высоколегированную сталь, алюминий и аналогичные материалы средней или большой толщины.
• Превосходная производительность при работе с малой и средней мягкой сталью любой толщины.
• Вы можете вспахивать высокопрочную конструкционную сталь без нагрева, как при других методах резки.
• Скорость плазменной резки примерно в 10 раз выше, чем газокислородной резки
• Позволяет эффективно обрабатывать высококачественную заготовку для толстого и среднего листового металла.
• Плазменная резка идеально подходит для автоматизации процесса резки
• При плазменной резке под водой – очень низкий уровень шума и очень низкое тепловое воздействие

К недостаткам плазменной резки можно отнести:

• Максимальный размер резки по-прежнему ограничен 180 мм при сухой плазменной резке и только 120 мм при работе под водой
• Вы все равно получите несколько более широкий пропил, чем идеальный
• Потребляемая мощность при плазменной резке высока
• Он не обеспечивает такое же качество резки, как лазерная резка.
• Это намного дороже в эксплуатации, чем кислородно-ацетиленовая система.
• Вы можете обнаружить, что сухая резка шумнее, чем вы предпочитали

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Опасны ли пары плазменной резки?

Хотя технически дым от плазменной резки не опасен – пары от разрезаемого металла опасны.Большинство металлов при сжигании на воздухе образует токсичные отложения, которые нельзя вдыхать, даже оксид железа (ржавчина) при вдыхании может накапливаться в легких и со временем нанести реальный вред вашему здоровью.

Нужна сварочная маска для плазменной резки?

Официально? Нет. При плазменной резке можно просто надеть защитные очки, но мы рекомендуем, чтобы при плазменной резке обязательно надевать как защитные очки, так и сварочную маску. Это дает вашим глазам максимальную защиту независимо от метода резки, с которым вы работаете.

Может ли плазменный резак резать дерево?

Что такое плазменная резка? Это использование плазменной резки для резки материалов, и для того, чтобы это происходило эффективно, необходимо, чтобы разрезаемый материал был электропроводным. Если она не является электропроводной, дуга пропадет – древесина не электропроводна, и плазменный резак не может резать древесину.

Будет ли плазменный резак резать ржавый металл?

Да, потому что ржавчина проводит электричество так же хорошо, как и любой другой металл, поэтому ржавчина совсем не препятствует процессу плазменной резки.Он прорежет грязную, ржавую и даже окрашенную сталь такого же качества, как и нержавеющую сталь.

Опасны ли плазменные резаки?

Да. Тепло, выделяемое при плазменной резке, невероятно интенсивно. Есть риски для ваших глаз (вы всегда должны носить очки с боковым щитком и сварочным шлемом), вашей одежды (вам нужно использовать огнестойкие костюмы) и даже ног и рук (требуются специальные перчатки и обувь).

Даже при всем этом существует риск искр или расплавленного металла, которые могут стать причиной пожара на рабочем месте или на столе для резки.

Насколько толстым может резать плазменный резак?

Это в некоторой степени зависит от машины и материала. Тем не менее, ваш средний ручной плазменный резак с радостью произведет плазменную резку толщиной до 38 мм стали или листа нержавеющей стали.

Однако, если вы используете плазменный резак с компьютерным управлением, он может выполнять плазменную резку толщиной до 180 мм.

Что ждет плазменную резку в будущем?

В настоящее время вы можете использовать высококлассные плазменные резаки, чтобы прокладывать себе путь через невероятные 200 дюймов металлической пластины за одну минуту. При этом они производят 40 000 градусов тепла.

Ничего подобного. Ученые доказали, что вы можете производить плазменную резку с температурой до 10 триллионов градусов. Конечно, маловероятно, что такой режущий плазменный инструмент когда-либо понадобится для резки металла, но он показывает, что в будущем у этой технологии есть огромный потенциал.

Текущая проблема с плазменным резаком – это беспорядок, который он оставляет после себя, а именно окалина. Это своего рода остатки, которые образуются из расплавленного металла, который прилипает к углам металла и существенно ухудшает качество резки.

Качество резки оборудования для лазерной или водной резки, напротив, намного выше, чем при плазменной резке. Это означает, что после резки не требуется никаких отделочных работ.