Ширина реза при плазменной резке: Качество процесса

alexxlab | 21.10.1976 | 0 | Разное

Качество процесса

Европейский стандарт качества EN ISO 9013 «Термическая резка» определяет классификацию видов термической резки, геометрические параметры изделий и качество.

Стандарт применим к материалам, которые могут быть подвергнуты кислородной резке, плазменной резке и лазерной резке, имея при этом толщину, в случае кислородной резки, от 3 до 300 мм, в случае плазменной резки на станках с ЧПУ или ручных, от 1 до 150 мм, и в случае лазерной резки, от 0,5 до 40 мм. Данный стандарт включает в себя требования к геометрическим параметрам изделия и допуски на размеры (качество).

 

Рисунок 18: Параметры качества плазменной резки

Важно определить правильное качество для каждого изделия, подвергаемого резке. Данный раздел содержит описание наиболее важных параметров качества.

 

5.1 Параметры качества

• Неровность и угловой допуск (

u)

• Средняя высота от впадин до вершин (Rz5)

• Интервал борозд (n)

• Оплавление краёв вершин (r)

• Возможность образования грата или капли расплавленного металла в нижней части кромки реза

 

Для того чтобы определить u, следует сместиться на величину ∆a от верхней и нижней кромки реза.

∆a зависит от толщины листа.

 

5.2 Обозначения и определения

 

Качества кромки реза в материале, подвергаемом плазменной резке, определяется следующими величинами:

• Неровность (см. рис. 19) и угловой допуск (см. рис. 20)

• Средняя высота от впадин до вершин (Rz5) (см. рис. 21)

 

Рисунок 19: Допуск неровности	Рисунок 20: Допуск на угловой размер
Рисунок 21: Средняя высота от выступов до впадин

Следующие величины могут также быть использованы для визуального контроля качества:

• Интервал борозд (n) (см. рис. 22)

• Оплавление краёв вершин (r) (см. рис. 22 внизу)

 

Рисунок 22: Борозды и оплавление на верхней кромке

 

5.3 Другие критерии качества

 

Образование грата в нижней части реза и брызги в верхней части реза

Грат представляет собой затвердевший металл и оксид металла, приставший к нижней части поверхности после выполнении плазменной резки. На верхней кромке поверхности, прошедшей плазменную резку могут также быть брызги. На формирование грата оказывает влияние множество переменных значений, относящихся к процессу, например, скорость резки, расстояние, на котором находится резак, сила тока, напряжение, плазменный газ и технология плазменной операции. Имеется также зависимость от таких переменных значений как сам материал, его толщина, состояние поверхности и перепады температуры материала во время резки. Грат может также образовываться, если скорость резки слишком велика или слишком мала. Обычно в середине диапазона между этими двумя предельными величинами находится та величина, при которой отсутствует грат. Способ плазменной резки и используемый газ являются важными факторами по недопущению образования грата.

 

Угловое отклонение

Во время плазменной резки поверхность реза обычно выходит под небольшим углом из-за температурного градиента в плазменной дуге. Наибольшая передача температуры происходит в верхней части реза, что заставляет плавиться большее количество материала, чем в нижней части. Чем большему обжатию подвергается дуга, тем меньше получается угловое отклонение реза. Угол реза также зависит от расстояния, на котором находится резак и от скорости резки. В традиционной плазменной резке угол резки с обеих сторон обычно составляет от 4 до 8 градусов.

При использовании плазменной технологии с повышенным обжатием, угол резки может быть уменьшен до величины меньше 1 градуса, так что вырезаемые детали имеют общие кромки реза.

 

Ширина реза

Действует практическое правило, по которому ширина реза при плазменной резке составляет от полутора до двух величин диаметра выхода сопла. Ширина реза зависит от скорости резки. Если уменьшить скорость резки, то рез становится шире.

 

Металлургический эффект (зона, подверженная тепловому влиянию)

По сравнению с кислородной резкой, зона, подверженная тепловому влиянию, меньше приблизительно на одну треть, если для нелегированных сталей используется плазменная резка. При обработке с помощью плазменной резки других материалов зона подверженная тепловому влиянию, варьирует, смотря по тому, что это за материал.

 

Насыщение азотом

В случае выполнения плазменной резки воздухом или азотом создаются такие условия, при которых на поверхности реза накапливается большое количество азота. В результате сварочный шов может иметь поры. При использовании кислорода образование пор может быть намного уменьшено.

 

Плазменная резка с повышенным обжатием даёт возможность добиться очень хорошего качества реза и высокой точности. Данная технология обеспечивает для элементов допуск ±0,2 мм и высокую точность повторения, позволяя, таким образом, получить резы сопоставимые по качеству с теми, которые даёт лазер.

 

Качество реза, которого можно добиться

Если выдерживаются определённые технические параметры резки, то можно на наиболее популярных марках конструкционных и высоколегированных сталей получить качество реза, которое соответствует стандарту. Изделия из алюминия также могут резаться в соответствии со стандартами, однако, у них высота от вершин до впадин несколько больше, чем у стали. Качество, которого можно добиться, обычно определяется разрезаемым материалом. Состояние кромки реза зависит от составляющих сплава: титан, магний и их сплавы, а также латунь и медь имеют зернистую структуру с такой высотой от вершин до впадин, которую нельзя посчитать, а также оценить на основании стандарта EN ISO 9013.

 

Плазменная резка с повышенным обжатием даёт возможность обеспечить хорошие результаты (см. рис. 23 и 24):

 

• Грат либо не образовывается вовсе, либо создаётся в ограниченном количестве
• Высокая точность контура при острых углах и кромках
• Узкий допуск неровности поверхностей реза
• Высокая точность подгонки (напр., разъёмов)
• Узкая зона, подверженная тепловому воздействию, незначительное искривление
• Минимальная высота от вершин до впадин, гладкая поверхность реза

• Возможность выполнения отверстий малых диаметров

 

Рисунок 23: Материалы с разным качеством поверхностей, подвергаемые плазменной резке с повышенным обжатием

Рисунок 24: Результаты плазменной резки по качеству сходны с теми, которые обеспечивает лазер

 

5.4 Выявление причин неисправностей и их устранение

Переменные значения процесса, которые могут повлиять на качество реза, включают в себя скорость резки, расстояние до резака (расстояние до изделия), тип плазменного и вторичного газа, размер сопла, а также ток резки. В табл. 6 предоставлены советы по выявлению причин неисправностей и их устранению.

 

Таблица 6: Наиболее  распространённые отклонения по качеству, связанные  с плазменной резкой, и способы их устранения

 

Критерий	Отклонение	Возможная причина	Решение
	Слишком большое угловое отклонение	1. Резак не установлен под требуемым углом. 2. Расстояние слишком велико. 3. Слишком маленькая сила тока. 4. Слишком высокая скорость. 5. Направление движение резака. 6. Сопло разрушено эрозией.	1. Установите резак под правильным углом. 2. Уменьшите расстояние. 3. Увеличьте силу тока. 4. Отрегулируйте скорость. 5. Измените направление. 6. Замените сопло.
	Грат из-за высокой скорости. Рез слишком узкий, бороздки по диагонали или в виде буквы S. Незначительное образование грата, грат твёрдый.	1. Слишком высокая скорость. 2. Слишком маленькая сила тока. 3. Слишком большое расстояние.	1. Отрегулируйте скорость. 2. Увеличьте силу тока. 3. Уменьшите расстояние.
	Грат из-за низкой скорости. Рез широкий, бороздки направлены вертикально. Образование грата в большом количестве, грат с пузырьками.	1. Слишком низкая скорость. 2. Слишком высокая сила тока. 3. Слишком маленькое расстояние.	1. Отрегулируйте скорость. 2. Уменьшите силу тока. 3. Увеличьте расстояние.
	Скруглённые верхние кромки	1. Вторичный газ не подходит. 2. Слишком большое расстояние. 3. Слишком высокая скорость.	1. Используйте другой газ. 2. Уменьшите расстояние. 3. Отрегулируйте скорость.
	Брызги на верхней кромке	1. Слишком низкая скорость. 2. Слишком большое расстояние. 3. Сопло разрушено эрозией.	1. Отрегулируйте скорость. 2. Уменьшите расстояние. 3. Замените сопло.

 

Отличия технологий лазерной и плазменной резки

В современном промышленном производстве широко используемыми и в то же время конкурирующими между собой являются технологии лазерной и плазменной резки. Они имеют одну сферу применения и на первый взгляд мало отличаются друг от друга, однако различия существуют.

В лазерной резке применяется сфокусированный луч когерентного оптического излучения. Он легко нагревает материал до температуры плавления. Для удаления возникающего при этом расплава в зону реза под высоким давлением подается струя газа.

При плазменной резке задействуется высокотемпературная плазменная дуга, которая формируется из плазмообразующего газа. Она и проплавляет материал, и удаляет его из зоны резания.

Параметры	Лазерная резка	Плазменная резка
Ширина реза	Ширина реза постоянна (0,2–0,375 мм)	Ширина реза непостоянна из-за нестабильности плазменной дуги (0,8–3 мм)
Точность резки	Как правило, ±0,05 мм	В основном ±0,5 мм
Конусность	Менее 0,5°	1°-3°
Минимальные отверстия	Любой диаметр	Больше толщины металла
Внутренние углы	Высокое качество углов	Высокое качество углов
Окалина	Обычно отсутствует	Обычно имеется (легко удаляется)
Прижоги	Незаметны	Присутствуют на острых наружных кромках деталей
Тепловое воздействие	Очень мало	Больше, чем при лазерной резке
Производительность резки металла	Очень высокая скорость. При малых толщинах обычно с заметным снижением при увеличении толщины, продолжительный прожиг больших толщин	Быстрый прожиг; очень высокая скорость при малых и средних толщинах обычно с резким снижением при увеличении толщины

Достоинства лазерной резки

Использование лазерной резки позволяет получать:

• кромки точных размеров;
• более узкие и качественные резы;
• перпендикулярную форму кромок.

Благодаря этим достоинствам лазерная резка имеет небольшую зону термического воздействия и малые деформации материала, что повышает точность изготовления деталей сложной конфигурации. Ключевая особенность этой технологии — высокая производительность и эффективность реза при работе с листовыми материалами.

Преимущества плазменной резки

Применение плазменной резки имеет следующие преимущества:

• возможность работы с множеством различных металлов и сплавов (медью, алюминием, сталью, чугуном и т. д.). При этом заготовка может быть значительной толщины;
• высокие качество и скорость реза.

Из-за нестабильности параметров дуги технология плазменной резки имеет ограничения в отношении материалов малой толщины. Термический обжиг кромок снижает качество деталей и вызывает необходимость удаления окалины, что усложняет производственный процесс.

Исходя из вышенаписанного, можно сделать вывод, что плазменную резку лучше применять при работе с металлическими листами большой и средней толщины, а лазерную экономически выгодно использовать при получении деталей или изделий сложной формы из металлических заготовок малой толщины.

Соотношение выставленной мощности и диаметра сопла плазмотрона с толщиной разрезаемого металла

Главная » Статьи » Соотношение выставленной мощности и диаметра сопла плазмотрона с толщиной разрезаемого металла

Соотношение параметров по выставленной мощности и диаметру сопла плазмотрона с толщиной разрезаемого металла при плазменной резке на аппаратах плазменной резки модели Энергокат с плазмотронами Trafimet (кроме Энергокат (АПР)-40).

Данная таблица призвана помочь подобрать оптимальные режимы при резке плазмой на плазморезах нашего производства, а также уменьшить вероятность «косого реза» (уклона) на больших толщинах металла.

Разрезаемый материал,мм	Толщина, мм	Рекомендуемый диаметр сопла, мм	Сила тока, А	Скорость резки, м/мин	Ширина реза (средняя), мм	Давление воздуха, атм.
Сталь	1-10	0.9 – 1.1	40 – 60	2 – 0.2	1 – 1.3	4.5 – 5.5
	5 – 15	1.4	60 – 90	1.8 – 0.3	1.5 – 1.8
	10 – 25	1.7	90 – 140	1.5 – 0.5	1.8 – 2.2
	20 – 50	1.9	100 – 150	1.2 – 0.15	2 – 2.5
Алюминий	1 -15	1.4	60 – 90	1.5 – 0.5	1.5 – 2
	10 -30	1.7	90 – 140	1.2 – 0.5	2 – 2.5
	20 – 40	1.9	140 -150	0.5 – 0.1	2.5

Все указанные параметры являются средними, т.к. в зависимости от того, какие задачи стоят перед резчиками они могут быть изменены. Так, например, если надо резать металлолом, то важна прежде всего скорость резки, а не качество реза. В таком случае достаточно поставить сопло с максимальным диаметром отверстия  (1.9мм). Чем больше отверстие, тем большее количество сжатого воздуха пропускает сопло и тем большую толщину металла способен продуть плазмотрон.

Это касается и давления сжатого воздуха: при резке максимальных толщин имеет смысл довести его до верхнего предела возможностей плазмотрона, пока не  будет рваться дуга (плохой поджиг), а потом чуть-чуть убавить пока плазмотрон не начнет поджигаться уверенно.

На появление «косого реза» влияет также изношенность сопла, которая заключается в деформации кромки отверстия, через которое выходит плазма. Иногда бывает достаточно развернуть на 180 градусов сопло, чтобы продлить ему немножко жизнь, но лучше всего заменить на новое, чтобы гарантированно избежать уклона при резке больших толщин металла.

Режимы плазменной резки

Автор Валерий Шилков На чтение 2 мин Просмотров 927

На возможности плазменной резки, напрямую воздействует правильно выбранный режим. Он определяет не только производительность выполняемых процессов, но и качество реза. Влияет на угол скоса кромок и образование грата.

Выбор правильного режима

Правильная организация подачи тока играет важную роль. Она предопределяется техническими характеристиками плазмотрона и используемым режимом резки. Неправильно выбранный режим резки может привезти к двойному дугообразованию (когда дуга горит с электрода на сопло, а с сопла на металл). Это разрушает сопло и электрод, также деформирует края вырезаемой заготовки. Чтобы правильно выбрать режим, следует знать некоторые показатели. В первую очередь, его выбор зависит от:

• типа разрезаемого материала;
• диаметра сопла;
• толщины разрезаемого листа;
• средней ширины реза;
• силы тока;
• напряжения;
• скорости резки.

Для ориентирования в выборе режима можно воспользоваться данными из нижеприведенной таблицы. В ней представлены средние параметры, на примере воздушно-плазменной резки.

Тип разрезаемого металла	Толщина(мм)	Диаметр сопла(мм)	Сила тока А	Скорость резки(м/мин)	Средняя ширина реза(мм)
Сталь	1-10	0,9-1,1	40-60	2-0,2	1-1,3
	10-15	1,4	60-90	1,8-0,3	1,5-1,8
	15-20	2,7	90- 140	1,5-0,5	1,8-2,2
	20-25	1,9	100-150	1,2-0,15	2-2,5
Алюминий	1-15	1,4	60-90	1,5-0,5	1,5-2
	10-30	1,7	90-140	1,2-0,5	2-2,5
	20-40	1,9	100-150	0,5-0,1	2,5
Медь	10	3	300	3	3
	20			1,5	3,5
	30			0,7	4
	40			0,5	4,5
	50			0,3	5,5
	60	3,5	400	0,4	6,5

С учетом поставленных задач для плазменной резки, показатели могут быть изменены. После того, как необходимые параметры выставлены, следует проверить работу аппарата. Для этого надо сделать пробный надрез с завышенной силой тока. Так можно отрегулировать скорость раскроя и силу тока.

Эффективная резка различных металлов

При плазменной резке также следует обращать внимание на выбор газов, при помощи которых осуществляется обработка разных видов металла. Для резки алюминия и сплавов используется азот. А если ширина листа более 20 мм, то азотно-водородные смеси, свыше 100 мм аргоно-водородные. Для алюминия воздушно-плазменная резка применяется в качестве разделительной, для производства заготовок. Которые в дальнейшем подвергнутся механической обработке.

Резка меди может проводиться в: азоте, аргоно-водородной смеси и сжатом воздухе. Для обработки меди требуется мощная дуга, так как она обладает теплопроводностью. Что касаемо плазменной резки высоколегированных сталей, то для толщины 60 мм эффективно применять ручную в азоте и воздушно-плазменную. Свыше 60 мм – азотно-кислородные смеси. Нержавеющие стали обрабатываются: до 20 мм – в азоте, свыше – в азотно-водородной смеси. Возможно применение сжатого воздуха. Его используют и для резки углеродистых сталей.

Может ли плазменная резка конкурировать с лазерной

При оснащении производства оборудованием для раскроя листового металла одним из первых возникает вопрос, какой тип резки использовать: лазерный или плазменный?

Проведем сравнительный анализ этих типов резки, с целью получения возможности принятия правильного решения по оснащению производства соответствующей установкой.

Рассмотрим следующие основные характеристики:

А также сформулируем рекомендации по выбору оборудования для раскроя металлического проката

 

 

Производительность

Рассматривая производительность, следует отметить, что при резке деталей из тонколистового метала (до 2..3 мм) с большим количеством отверстий, пазов и др. наиболее эффективен мощный высокоскоростной лазер. Однако на толщинах более 6 мм плазма выигрывает по скорости резки, а при толщине листа 20 мм и выше – вне конкуренции.

Основное правило – при одинаковой потребляемой мощности установок плазменная резка производительней лазерной в 2..3 раза – при изготовлении простых деталей. При этом большие партии однотипных сложных деталей из тонкого металла все же целесообразней изготавливать на лазере, т.к. вырезанные детали могут быть применимы к следующим технологическим операциям без дополнительной обработки (удаление окалины).

 

Качество реза

Требования к качеству реза определяются спецификой конкретного производства. Например, для приварного фланца рабочей поверхностью служит плоскость фланца. Соответственно, шероховатость, конусность и пережог кромки не оказывают существенного влияния на конечное качество изделия. Напротив, для звездочки цепного привода чистота поверхности, отсутствие термических деформаций и точность профиля зубьев являются первостепенными задачами, и часто лазерная резка обеспечивает решение этих задач.

В таблице приведены основные отличия в качестве реза между лазерной и плазменной резкой:

Показатель качества	Лазерная резка	Плазменная резка
Конусность кромки	0..2°	0..10°*
Шероховатость поверхности Ra, мкм	1.25..2.5	6.3..12.5*
Окалина (грат)	минимально	отсутствует*
Оплавление врезок, углов	минимально	Присутствует*

При плазменной резке величину конусности кромки и количество окалины можно уменьшить или убрать совсем путем подбора оптимальных параметров, таких, как скорость и направление реза, высота плазмотрона над поверхностью металла, сила тока источника плазмы.

Сильное влияние на качество реза оказывает состояние расходных элементов (сопло, электрод, защитный экран, и др.). Шероховатость поверхности также зависит от скорости резки и рабочего тока источника. Чем ниже скорость и выше ток, тем меньше шероховатость, но тем больше окалина и перегрев кромки. Оплавление на углах и врезках может быть уменьшено путем правильного расположения врезок и методом прохождения углов «петлями».

Необходимо отметить что точность позиционирования резака и динамические характеристики координатной системы установок имеют важнейшее значение для качественного результата.

При грамотном подходе к эксплуатации хорошей установки плазменной резки можно добиться отличного качества реза: на переднем плане деталь, вырезанная лазерной установкой, на заднем – установкой плазменной резки.

 

Ограничения

Ограничение	Лазерная резка	Плазменная резка
Минимальный диаметр отверстия	(0.3..0.4)S	(0.9..1.4)S*
Разрезаемый материал	Металлы, пластики, дерево	металлы
Максимальная эффективная толщина резки, мм	До 40	До 150
Прорезка внутренних углов	+	С радиусом

* – но не менее 2..3 мм, т.к. диаметр пучка плазмы 1..2.5 мм;

S – толщина материала.

 

 

Сравнение процессов

На примере двух деталей с одинаковым контуром, вырезанных лазером и плазмой, рассмотрим в сравнении отдельные участки реза. (Низкоуглеродистая сталь толщиной 5 мм).

Сравниваемые детали изготовлены с применением установки лазерной резки известного европейского производителя и станка плазменной резки GIGAMECH 6PC с системой воздушно-плазменной резки Hypertherm Powermax65. Качество резки с применением установок других производителей могут отличаться от рассматриваемых.

Резка прямых и криволинейных контуров с радиусами более толщины металла происходит практически с одинаковым качеством. Видна небольшая разница в шероховатости поверхности реза.

Внутренние углы контура детали, вырезанной на плазме, скруглены, в связи с тем, что диаметр плазменного пучка более чем на порядок превышает диаметр лазерного луча (1..2.5 мм против 0.2..0.3 мм).

При плазменной резке ограничено расстояние между контурами резки на детали. При близко расположенных контурах происходит перегрев и пережигание тонких стенок. При конструировании это расстояние закладывают 2.5..4 мм, при возможных 0.5 мм – у лазера.

При лазерной резке отверстия либо без конусности, либо могут иметь небольшую конусность, обусловленную неоптимальной настройкой фокусирующей системы.

При плазменной резке отверстия и криволинейные контура имеют искажения геометрии. В частности, на отверстиях это конусность, направленная на уменьшение диаметра к нижней кромке отверстия. Обусловлено это явление тем, что плазменный пучок при изменении направления резки отклоняется в сторону, противоположную направлению движения.

Также, чем ближе диаметр отверстия к толщине металла, тем более явно может проявляться искажение геометрии отверстия и криволинейных контуров при резке. Эти искажения можно минимизировать правильной настройкой параметров резки.

 

Стоимость установки

Часто на принятие окончательного решения об оснащении производства лазером или плазмой влияет цена установки и стоимость эксплуатации.

Для правильного понимания вопроса о стоимости лазерной и плазменной установок примем, что предполагается резка металла одной толщины с одной скоростью. При этом на толщинах до 4..6 мм лазерная установка дороже плазменной примерно в 4..6 раз; при толщине 6..20 мм разница в цене отличается уже в 10 и более раз.

При резке металла толщиной более 20 мм применение лазерной резки становится доступным только крупным производствам с уникальными специфическими задачами.

К координатной системе для лазерной установки предъявляются повышенные требования по динамическим и точностным характеристикам, соответственно, необходимо применение комплектующих более высокой точности. Вследствие этого стоимость лазерной координатной системы выше в 3..4 раза.

 

Стоимость эксплуатации

Стоимость эксплуатации установок складывается из стоимости

• энергетических затрат и затрат на рабочие газы;
• стоимости расходных комплектующих;
• стоимости сервисного обслуживания и ремонта.

Энергетические затраты

Основными потребителями электроэнергии в лазерной и плазменной установках являются лазер (источник тока для плазмы), координатная система со стойкой управления, вытяжная система, чиллер (для охлаждения рабочего тела лазера или мощного плазмотрона).

Энергопотребление лазерных и плазменных установок может быть близко по значению или различно, что зависит от ряда факторов. Например, при резке металла одной толщины (до 5..8 мм) с одной скоростью лазером и плазмой энергопотребление установок (включая оборудование, необходимое для работы установок – компрессор, чиллер, и др.) практически одинаково.

По иному обстоит дело при высокопроизводительной лазерной резке на высокой скорости. При той же толщине металла уже понадобится лазерная установка мощностью в 3..4 раза превышающей мощность плазменного станка. При резке металла толщиной более 8 мм потребная мощность лазера возрастает в несколько раз по сравнению с плазменными установками.

Энергопотребление установок при резке тонколистового металла находится либо на одном уровне, либо с небольшим перевесом в сторону плазмы. Резка толстого металла требует уже более высоких энергозатрат от лазера. В первом приближении лазерные и плазменные установки можно отнести к одному классу энергопотребления.

Обе системы резки включают в себя источник сжатого воздуха (кислорода, азота). Лазерная резка требует более высокой степени очистки рабочего газа, чем при плазменной резке, что, в свою очередь, требует присутствия высококачественных фильтрующих элементов, сепараторов, и др. в системе подготовки газа.

Расходные элементы и комплектующие

Основными расходными комплектующими для плазменной резки являются сопло и электрод, подвергающиеся непосредственному износу в процессе работы. При интенсивной резке, в зависимости от толщины металла, комплекта сопло-электрод может хватать на 600-800 прожигов или на 5-8 часовую рабочую смену. Защитные экраны, завихрители и др. элементы плазмотрона выходят из строя, как правило, в результате неправильных алгоритмов прожига и резки или аварийных ситуаций. Замена данных комплектующих производится с помощью обычной процедуры «открутил-закрутил» в течении нескольких минут.

Понятие «расходные» комплектующие для лазера весьма условно, т.к. детали лазерного источника и режущей головки (линзы, отражающие зеркала, сопла) выходят из строя реже, чем у плазмотрона, но их поломка и замена вытекают в дорогостоящий сложный ремонт. Например, «банальная» очистка линзы должна производиться под микроскопом в стерильных условиях и специальными инструментами. Стоимость линзы в 10..30 раз выше стоимости комплекта «сопло-электрод» для плазмы, а, например, лампа накачки для мощного СО₂ лазера может стоить как качественный комплектный источник плазмы.

Сервисное обслуживание и ремонт

При правильной эксплуатации источник плазмы и плазмотрон не требует каких либо сложных операций по регулировке и сервисному обслуживанию. Данные операции сводятся к продувке внутренних полостей источника тока и плазмотрона. Элементы плазмотрона легко заменяются силами эксплуатанта. При замене же каких-либо оптических деталей лазерной головки требуется сложная регулировка квалифицированным персоналом.

От чистоты поверхности металла напрямую зависит срок службы лазерной головки, напротив, при плазменной резке на поверхности допускается как ржавчина, так и масляный налет.

Стоимость эксплуатации одного и того же оборудования на различных производствах может отличаться в несколько раз. На это влияет толщина основного обрабатываемого металла, время непрерывной работы, качество и своевременность технического обслуживания, правильная подготовка рабочих газов.

 

Выводы

Обобщая вышесказанное, можно выделить несколько основных моментов, которые можно рекомендовать при выборе между лазерной или плазменной резкой.

• На малых толщинах металла (до 5..6 мм) лазер малой мощности и плазма начальных уровней обладают примерно одинаковой производительностью и качеством резки (не принимая во внимание ограничения по минимальному диаметру отверстий и прорезке внутренних углов на плазме). Увеличение мощности лазера и, соответственно, увеличение скорости резки (производительности) влечет за собой большое увеличение стоимости лазерной установки.
• При толщине металла более 6 мм производительность плазменного раскроя резко возрастает при меньших энергозатратах. При этом несколько ухудшается качество отверстий диаметрами, близкими к толщине металла.
• Лазерная установка будет незаменима при резке очень маленьких и точных деталей, при резке неметаллических материалов (фанеры, пластиков).
• При больших партиях деталей из тонколистовой стали с большим количеством малых отверстий, а особенно, когда эти отверстия (малые пазы) в конечном итоге ничем не закрываются и находятся на лицевой поверхности изделия, целесообразно применять лазерную резку (см. фото)
• Если отверстия в деталях являются проходными (под крепежные изделия), а кромки в результате сгибов, сварки, и др. в собранном изделии не видны (например, электрический шкаф, металлическая дверь), то использование плазменной резки в случаях с малым количеством отверстий экономически более эффективно. При этом надо учитывать повышенный износ расходных элементов, при выполнении большого числа отверстий на плазменной установке. Но в рамках объема работы, который можно выполнить одним комплектом расходных материалов, их стоимость сравнительно невысока
• Конечные детали под сварку (фланцевые опоры столбов, детали металлоконструкций, и др.) из металла толщиной 4 мм и более (см. фото), где нет повышенных требований к кромке реза, с максимальной скоростью можно изготавливать на плазменных станках с минимальными затратами
• Лазерная резка, обладая много меньшим диаметром пучка, оказывает меньшее термическое влияние на кромку реза, а в небольших деталях – и на всю деталь в целом. При плазменной резке на мелких деталях, в которых ширина перемычек менее 3..4 толщин металла, возможны изгибающие деформации.
• Установка плазменной резки с достаточно мощным источником тока является более универсальным инструментом в рамках металлообрабатывающего производства широкого профиля, т. к. с одинаковым успехом можно резать как оцинкованные листы толщиной 0.5 мм при изготовлении вентиляции, так и косынки ферм толщиной 30 мм.

Для правильного выбора в пользу той или иной установки необходим глубокий анализ задач и возможностей конкретного производства. Необходимо изучить возможность внедрения установки в существующие технологические процессы или перестраивать эти процессы, обеспечивая наиболее оптимальное и эффективное использование лазерной или плазменной резки.

Лазерная и плазменная резка металлов: особенности и отличия

Лазерную и плазменную резку используют для раскроя металлов,

и в ряде случаев они могут заменять друг друга. Какие это случаи, чем отличаются способы резки и какому из них отдать предпочтение?

Особенности лазерной резки

Лазерные установки состоят из трех основных частей:

1. Рабочей (активной) среды – источника лазерного излучения.
2. Источника энергии (системы накачки), создающего условия, при которых начинается электромагнитное излучение.
3. Оптического резонатора – зеркала, усиливающего лазерное излучение.

Металл разогревается на небольшом участке. Процесс раскроя может идти при температуре расплавления или испарения металла. Второй вариант энергозатратней и применяется только для тонких материалов.

Для облегчения работы в зону резки подается газ: азот, гелий, аргон, кислород или воздух. Он необходим для удаления расплавленного металла, поддержания его горения, охлаждения прилегающей зоны, увеличения скорости и глубины резки.

Процесс лазерной резки можно посмотреть на видео ниже:

Виды лазерной резки

По типу рабочей среды лазеры бывают трех типов:

1. Твердотельные. В качестве рабочего тела используется стержень из неодимового стекла, рубина или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом или иттербием. Источник энергии – газоразрядная лампа-вспышка или полупроводниковый лазер.
2. Газовые. Рабочее тело – углекислый газ или его смесь с азотом и гелием. В зависимости от конструкции такие лазеры делятся на устройства с продольной или поперечной прокачкой и щелевые. Возбуждение газовой среды достигается с помощью электрических разрядов.
3. Газодинамические. Рабочее тело – углекислый газ, нагретый до 1 000–3 000 °К (726–2 726 °С). Он возбуждается с помощью вспомогательного маломощного лазера.

Преимущества и недостатки лазерной резки

У лазерной резки есть ряд достоинств:

• благодаря отсутствию контакта с поверхностью разрезаемого металла ее используют для работы с легкодеформируемыми или хрупкими материалами;
• с ее помощью можно изготавливать детали любой конфигурации;
• экономный расход листового металла за счет более плотной раскладки на листе;
• высокая скорость и точность;
• можно резать металлы толщиной до 30 мм.

Недостатками лазерной резки считаются высокое энергопотребление, дорогое оборудование.

Лазерная резка оптимальна для изготовления сложных по конфигурации изделий из тонких металлов

Особенности плазменной резки

Для плазменной резки используют плазмообразующий газ: азот, кислород, смесь водорода с аргоном или сжатый воздух. В охлаждаемом плазмотроне он нагревается до температуры 5 000–30 000 °С и переходит в состояние плазмы: смеси нейтральных атомов, ионов и свободных электронов. В результате газ приобретает способность проводить электрический ток. За счет теплового расширения его объем увеличивается в 50–100 раз и он с огромной скоростью вытекает из плазмотрона. Под воздействием плазмы начинает плавиться металл.

Узнать больше о плазменной резке можно из видео ниже:

Виды плазменной резки

При использовании плазменной резки между электродом и соплом резака возникает электрическая дуга. Для этого используют источники питания постоянного тока. Дуга образуется при поднесении резака к материалу.

Различают аппараты прямого или косвенного действия. В первом случае дуга образуется между катодом плазматрона и разрезаемым материалом (плазменно-дуговая резка). Во втором – внутри резака (плазменно-струйная резка). Этот способ обработки удобен для материалов, не проводящих электрический ток.

Преимущества и недостатки плазменной резки

У плазменной резки 4 основных преимущества:

1. Можно работать со сталями, алюминиевыми и медными сплавами, чугуном и прочими материалами.
2. Можно изготавливать детали сложной конфигурации.
3. Режет металл толщиной до 150 мм.
4. Высокая точность.

К недостаткам плазменной резки относят необходимость механической обработки кромок разрезаемых материалов и конусность резов.

Плазменная резка чаще используется в машиностроении

Сравнение лазерной и плазменной резки

Можно выделить основные различия между лазерной и плазменной резкой.

• Толщина металла. Это основной параметр, который отличает два способа раскроя. Лазерная резка не имеет конкурентов при работе с металлами толщиной до 6 мм. При большей толщине замедляется скорость работы, и лазерную резку редко используют для раскроя металлов толщиной более 20 мм.

  Плазменная резка эффективна при толщине материала 20–40 мм. Может использоваться для раскроя меди толщиной до 80 мм, чугуна – до 90 мм, алюминия и его сплавов – до 120 мм, легированных и углеродистых сталей – до 150 мм.

• Конусность реза. При лазерной резке металла толщиной более 6 мм появляется конусность кромок порядка 0,5°. По этой причине нижняя часть получаемых отверстий имеет увеличенный диаметр.

  Для плазменной резки этот параметр больше – 3–10°. При выполнении отверстий этим способом их выходной диаметр меньше входного.

• Температурное воздействие. Лазерная резка характеризуется малой зоной температурного воздействия.

  Плазменная резка воздействует на металлы высокой температурой, и листы толщиной до 0,5 мм могут покоробиться.

• Качество резки. По этому параметру лидер – лазерная резка. Для нее характерны стабильный и точный рез, а также отличное качество кромок.

  При использовании плазменной резки образуется окалина и нужна доработка кромок.

Сравнительные характеристики обоих способов раскроя металлов приведены в таблице ниже:

Параметр	Лазерная резка	Плазменная резка
Ширина реза	Стабильна в пределах от 0,2 до 0,375 мм	Меняется из-за нестабильности дуги в пределах от 0,8 до 1,5 мм
Точность реза	Высокая ± 0,05 мм	Меняется в зависимости от износа оборудования в пределах от ± 0,1 до ± 0,5 мм
Конусность реза	Не более 1° при толщине металла более 6 мм	От 3° до 10°
Перпендикулярность реза	Обеспечивается	Рез сужается в нижней части, поэтому кромка плавно закругляется
Качество кромок	Высокое	Нужно удалять окалину
Температурное воздействие	Невысокое на ограниченном участке	Высокое. Тонкие металлы могут покоробиться
Производительность	Высокая для металлов не толще 6 мм. Снижается при увеличении толщины листа	Высокая при толщине металла до 40 мм. Снижается при увеличении толщины листа

Заключение

Лазерная резка удобнее при работе с тонколистовым металлом с большим количеством пазов сложной формы. Она позволяет получить чистые и аккуратные резы, поэтому используется для изготовления жетонов, трафаретов, указателей, табличек, декоративных элементов интерьера и деталей для электротехнических изделий.

Плазменная резка оптимальна для работы с металлом средней и большой толщины. Она уступает лазерной по качеству кромок, поэтому применяется в машиностроении или для изготовления строительных деталей и заготовок.

Основы плазменной резки − все про сварочное оборудование и сварку

С течением времени оборудование для плазменной резки сильно усовершенствовалось. Современная плазменная резка отличается высокой скоростью, небольшими эксплуатационными расходами, лучшим качеством. Плазменная резка может использоваться в различных отраслях промышленности.
Плазменная резка – это процесс, при котором в столб дуги постоянно подается не ионизированный газ. Благодаря энергии дуги этот газ нагревается, ионизируется и превращается в плазменную струю. В современном оборудовании плазменная дуга дополнительно сжимается вихревым потоком газа, поэтому создается очень интенсивный и концентрированный источник тепловой энергии, который превосходно подходит для резки металлов. Хотя технология плазменной резки и кажется сложной, сам процесс нетрудно изучить и выполнить. 

Преимущества плазменной резки

До появления плазменной резки для разделки стали был очень популярен способ газовой резки, В настоящее время все больше отдается предпочтение плазменной резке, так как она имеет много преимуществ. Плазмой металл режется быстрее, чем кислородом, не требуется предварительный подогрев металла, ширина разреза очень небольшая, а также, меньше зона термического влияния, поэтому разрезаемый металл не деформируется, не закаливается.
Способ плазменной резки можно использовать для большинства металлов (газовой резкой нельзя резать нержавеющую сталь, алюминий, медь). Кроме того, плазменная резка более чистый, дешевый и удобный способ резки металла, так как для плазменной резки используются в качестве исходных материалов воздух и электричество.
Правильно подключенное оборудование плазменной резки более безопасно, чем оборудование газовой резки, так как в этом случае в горелке не возникает опасность обратного удара пламени.
Способ плазменной резки превосходно подходит для проплавления отверстий, так как сжатая плазменная дуга концентрированно нагревает и плавит металл в месте разреза и в то же время интенсивно, благодаря воздействию скоростного потока газа, удаляет расплавленный металл. Кроме того, для плазменного проплавления отверстий не требуется предварительный прогрев металла, способом плазменной резки легче резать разнородные металлы. 

Область применения плазменной резки

Способом плазменной резки можно резать любой электропроводящий материал. По сравнению с флюсовой, газовой резкой, плазменная резка имеет много преимуществ: можно резать любой металл, выполнять подготовку кромок, выполнить фигурную резку, строжку и проплавление отверстий.
Способом плазменной резки можно резать металлы разнообразной толщины. В зависимости от мощности аппарата плазменной резки можно разрезать как алюминий, так и нержавеющую или углеродистую сталь, а также титан толщиной несколько сантиметров.

Подготовка плазменной резки к работе

При подготовке оборудования к работе в аппарат плазменной резки подается сжатый воздух. Возможны три источника сжатого воздуха: баллоны сжатого воздуха, подключение к имеющейся на заводе системе сжатого воздуха или небольшой воздушный компрессор. Большинство аппаратов плазменной резки имеют регулятор, необходимый для подачи и распределения потока воздуха в системе.
При подборе необходимого тока и скорости резки лучше всего выполнить несколько разрезов при более высоком токе. Затем, при необходимости, в зависимости от скорости резки, можно уменьшать ток. Если ток слишком высок или скорость резки слишком маленькая, разрезаемый металл перегревается и может образоваться окалина. Правильно подобрав скорость резки и ток, мы получаем очень чистый разрез, на поверхности которого почти не образуется окалины, мало или абсолютно не деформируется разрезаемый металл.
Резку начинают, располагая плазматрон как можно ближе к краю разрезаемого основного металла. Нажмите кнопку выключателя плазматрона – зажжется дежурная дуга, а затем режущая дуга. После зажигания режущей дуги медленно двигайте плазматрон вдоль планируемой линии разреза. 
Регулируйте скорость движения так, чтобы искры были видны с обратной стороны листа металла. Дуга должна быть направлена вниз и под прямым углом к поверхности разрезаемого металла. Если на обратной стороне металлического листа не видно искр, это значит, что металл не прорезан насквозь. Это может происходить из-за слишком большой скорости движения, недостаточного тока или из-за того, что струя плазмы направлена не под прямым углом к поверхности разрезаемого металла.
По окончании резки слегка наклоните плазматрон в сторону конца разреза или временно остановитесь, чтобы закончить резку. После того, как вы отпустили кнопку выключателя на плазматроне, некоторое время будет подаваться воздух для охлаждения его нагревающихся частей, и в случае необходимости резку можно снова возобновить. 

Строжка плазменной дугой

Операцию строжки можно выполнить, когда угол наклона плазматрона в среднем составляет 40 градусов. Нажмите кнопку выключателя плазматрона, чтобы зажечь дежурную, а затем и режущую дугу. В начале строжки поддерживайте как можно более короткую длину горящей плазменной дуги. Затем длину дуги и скорость прохода можно изменять в зависимости от надобности. Не делайте слишком глубокую строжку, лучше выполнить несколько проходов. После того, как вы отпустили кнопку выключателя на плазматроне, некоторое время будет подаваться сжатый воздух для охлаждения, и в случае необходимости строжку можно снова возобновить. 

Проплавление отверстий плазменной дугой

Проплавить отверстие при угле наклона плазматрона 40 градусов. Нажмите кнопку выключателя. Когда загорится режущая дуга, наклоните плазматрон так, чтобы угол его наклона составлял 90 градусов, и дуга насквозь проплавит основной металл. Лучше всего руководствоваться правилом, что таким способом можно проплавить металл, толщина которого не превышает наибольшей указываемой в паспорте аппарата толщины разрезаемого металла. 
Как безопасно работать с оборудованием плазменной резки
При работе с оборудованием плазменной резки необходимо жестко придерживаться правил техники безопасности, так как, выполняя плазменную резку, мы имеем большое количество представляющих опасность факторов: высокое напряжение, температура, ультрафиолетовое излучение и расплавленный металл. Необходимо носить одежду сварщика, иметь сварочный щиток со стеклами соответствующей степени затемнения.
Перед началом резки осмотрите защитный щиток, сопло и электрод, не начинайте работу, если сопло или электрод недостаточно закреплены.
Не стучите плазматроном, стараясь удалить брызги металла, так как можете его повредить. Если хотите экономить материалы, избегайте частого зажигания и обрыва плазменной дуги. Всегда руководствуйтесь “Инструкцией пользователя”.
Правильно эксплуатируя и обслуживая аппарат плазменной резки, вы сможете выполнять резку с высокой скоростью, качественно и чисто.

Основные параметры плазменной резки

Важными параметрами плазменной резки считаются: факельный зазор (между соплом и листом), состав плазмообразующего газа, скорость резки, сила тока плазменной дуги. Скорость резки будет зависеть от силы тока и зазора между соплом и листом.
При ручной плазменной резке в качестве газа используется воздух. Для автоматической плазменной резки применяется двойной газ: листы до 25 мм режутся азотом и водяным туманом, а более 25 мм – водородом или аргоном в сочетании с азотом или двуокисью углерода. В процессе плазменной резки важен не только используемый газ, но и давление, образующееся в течение резки (чем выше, тем хуже), это повлияет на качество процесса и срок службы электрода и сопла.
На длительность эксплуатации электрода и сопла напрямую влияет также ток дуги. Для определенного комплекта электрод-сопло установлен свое номинальное значение тока. Если нужно увеличить ток, то следует брать сопло большего диаметра. 
Факельный зазор, т.е. расстояние между соплом и листом, должен быть постоянным. Только в этом случае можно получить качественный рез. Если уменьшить зазор, то это приведет к сгоранию сопла и электрода. Особенно быстро сгорит сопло при контакте с листом.
Скорость плазменной резки влияет на качество реза, а также на образование шлака и легкость его удаления. На качество и точность резки решающее влияние оказывают ширина реза и угол наклона кромок. Эти параметры определяются током дуги, расходом газа и скоростью движения плазмотрона. Ширина реза определяется диаметром выходного отверстия сопла и током дуги. Чтобы оценить ширину, следует увеличить диаметр сопла в 1,5 раза. Широкий рез может получиться при частичном разрушении электрода, большом факельном зазоре (расстоянии между соплом и листом), высоком токе дуги, малой скорости резки.

Устройство плазменных резаков

Плазменный резак, называемый также плазмотроном или плазменной горелкой, предназначен для образования плазмы при резке металла. Плазмотроны предназначаются как для ручной, так и механизированной плазменной резки. 
В комплект резака входят следующие узлы: сопло, электродержатель с электродом, дуговая камера, изолятор, который разделяет электродный и сопловый узлы, системы водо- и газоснабжения.
Устройство резака для плазменной резки будет зависеть от рабочей среды, зажигания среды, системы охлаждения и пр. Самые простые виды плазмотронов – для инертных и восстановительных газов. Плазмотроны с водяной и магнитной стабилизацией используются редко.
Резаки с газожидкостной стабилизацией дуги комплектуются системой каналов для подачи воды в столб дуги в сопловом узле. Для стабилизации дуги при плазменной резке используются двухфазные газожидкостные потоки, которые вводятся по схеме двухпоточного плазмотрона. Такой способ стабилизации повышает режущие свойства плазменной дуги, а за счет подачи жидкости в формирующее сопло улучшается его охлаждение.
Также активно используются плазмотроны с водяной завесой и газожидкостной системой охлаждения. Они также укомплектованы системой водяных каналов, которые создают завесу вокруг дуги. Вода охлаждает кромку металла и улучшает условия и качество плазменной резки таким плазмотроном. 
Сопло плазменного резака формирует дугу, разрезающую металл. На свойства дуги будут влиять форма и размеры соплового канала. Уменьшая диаметр сопла и увеличивая его длину, вы получаете поток плазмы высокой скорости и отличные условия плазменной резки.

Плазменная резка зимой

В зимний период при минусовых температурах отличной альтернативой газо-кислородной резке становится плазменная резка. Этот вид резки металла не требует заправки, аттестации, доставки большого количества комплектующих. Для плазменной резки нужна лишь электроэнергия и периодическая смена комплекта сопел и электродов.
Для плазменной резки при низких температурах плазмотрон должен иметь воздушное охлаждение. Соблюдайте осторожность при работе с плазмотроном зимой. Компрессор, шланги и сам плазмотрон между работами нужно хранить в местах с плюсовой температурой.
Аппараты плазменной резки с воздушным охлаждением плазмотрона режут металл толщиной до 55 мм. Но не весь металл имеет подобную толщину, иногда требуется плазмотрон для более плотного листа. Аппараты могут комплектуются кабель-шланговыми пакетами до 30 м – это позволит осуществлять плазменную резку на морозе, не вынося само оборудование из теплого помещения.  

Машины для плазменной резки

Плазменная резка может быть как ручной, так и механизированной. В комплект оборудования для механизированной резки входят плазменная горелка (плазмотрон), источник энергии, система управления процессом резки, устройство для перемещения установки.
Машины для плазменной резки могут быть стационарными и передвижными, одно-, двух- и многоместными, портального, портально-консольного и шарнирного типа, с фотоэлектронным, магнитным или числовым управлением.
На машинах для плазменной резки портального типа лист располагается под ходовой частью – порталом. На портально-консольных машинах лист находится под консолью, а на портале располагается копировальное устройство. На консоли находятся плазмотрон и суппорт. Шарнирные машины размещают лист под шарнирной рамой. В комплект такого устройства также входят суппорт, копирующий механизм и собственно плазмотрон. 
При фотоэлектронном управлении машиной для плазменной резки фотокопировальное устройство отслеживает контур чертежа. Плазмотрон режет лист четко по контуру, повторяя за фотоэлементом. 
Электромагнитное управление плазменной резкой используется в шарнирных машинах. Копиром является ранее вырезанная деталь. Копировальная машина комплектуется электродвигателем, редуктором, электромагнитом и металлическим стержнем. Под действием магнита стержень прижимается к копиру и обводит его по контуру. За стержнем движется и плазматрон.
Программное управление процессом резки позволяет получать комплект деталей нужного контура, а также заранее программировать плазматрон на выполнение определенной задаче по резке в зависимости от толщины металла, вида реза и пр. 
Станки для плазменной резки с плазматронами различаются также по виду обрабатываемой продукции. Это может быть прокат, листовой или профильный, трубы. От вида разрезаемой продукции зависит комплектация того или иного станка. 

Плазмотрон с медным полым электродом для плазменной резки

Ресурс работы электрода при плазменной резке особо актуален, когда дело имеешь с толстым металлом. Для решения этой проблемы существует плазмотрон с полым медным внутренним электродом, оснащенный резьбовой нарезкой. При разработке плазмотрона за основу брались теоретические и экспериментальные исследования. За основу бралась модель непрерывно движущегося пятна привязки дуги по поверхности электрода. В каждом макро пятне есть микро пятна, которые передвигаются по поверхности разогретого электрода. Для расчета эрозии электрода высчитывают время нагрева электрода до плавления, кипения и испарения, а также принимают плотность тока в микро пятне. 
Уменьшение плотности тока в микро пятне приводит к уменьшению эрозии электрода плазмотрона. Применение резьбовой нарезки на внутренней поверхности полого электрода способствует образованию застойных зон, когда поток отрывается за каждым витком резьбы. Застойные зоны на электроде способствуют выравниванию различных параметров и увеличению интенсивности пульсации. В результате создания благоприятных условий для крупномасштабного шунтирования, опорное пятно дуги распределяется на несколько опорных пятен, тем самым предотвращается нагрев электрода плазмотрона и увеличивается срок его службы.
Плазмотрон с медным полым электродом в связи с рядом его особенностей комплектуется источником питания с более высоким напряжением холостого хода. Увеличения напряжения дуги приводит к росту мощности плазмотрона, что благоприятно влияет на резку. С медным полым электродом плазмотрон может работать и на нейтральных, и на кислородсодержащих газах.
Такого рода плазмотрон состоит из катодного и соплового узлов, которые разделены вихревой камерой, куда подается газ. Узел катода – это медный полый электрод, запрессованный в корпус. Сопловой узел – это водоохлаждаемая секция со сквозным каналом.
На мощность плазмотрона влияет увеличение тока дуги, а также изменение расстояние между срезом сопла и изделием. При силе тока на дуге 400 А и толщине металла до 80 мм стойкость сопла и внутреннего электрода плазмотрона составит 120-150 часов. 

Факторы, определяющие качество плазменной резки

Иногда можно встретить мнения о недостаточном качестве плазменной резки металлов. Но они однозначно ошибочны и связаны с отсутствием опыта человека в этой сфере. 
Плазменная резка способна справится с широким ассортиментом металлов и сплавов. Благодаря высокой температуре луча плазмотрона, плазменный резак разрежет и титан.
Комплектующие и оборудования для плазменной резки недорогие в сравнении с той же лазерной резкой. К тому же комплект сопел и электродов для резки не занимает много места.
Основных факторов, которые влияют на качество плазменной резки всего пять. Во-первых, это техническое состояние оборудования. Исправность механизмов и комплектующих, отсутствие конденсата и примесей, точность приводов, калибровка датчиков в первую очередь влияют на исход резки. Следующими факторами, обусловливающими отличную работу плазмотрона и комплектующих, а также качественную резку являются давление и качество плазмообразующего газа. Фактор номер четыре – это скорость перемещения плазмотрона на прямых и радиусных территориях.
И последний, но не менее важный показатель – контроль за состоянием электрода и сопла. Состояние этих небольших, но очень важных комплектующих аппарата для плазменной резки способно определить исход процесса.
Плазмотрон высокой мощности, обеспечивающий высокую концентрацию энергии в месте реза, гарантирует малую ширину реза, отличное качество кромок и отсутствие коробления. На качество реза также важное влияние оказывает скорость перемещения плазмотрона. Правильно выбранная скорость плазмотрона обеспечит узкий, шириной не более двойного диаметра сопла, рез, гладкие поверхности и отсутствие скруглений.

Технология, типы, комплектующие

Плазменная резка разрезает металл за счет теплоты, которая выделяется сжатой плазменной дугой. А получается плазменная дуга в специальном устройстве – плазмотроне в результате сжатия и вдувания в нее плазмообразующего газа.
Различают плазменно-дуговую резку и резку плазменной дугой. При первом типе резки дуга образуется между электродом и слоем металла. Разрезает металл энергия одного из приэлектродных пятен дуги, плазмы столба и факела.
При резке плазменной дугой дуга горит между электродом и наконечником плазмотрона, металл же не входит в электрическую цепь. Часть плазмы дуги выносится из плазмотрона в виде струи, которой и режется металл. 
В плазмотроне находится цилиндрическая дуговая камера с выходным каналом, который формирует сжатую плазменную дугу. Такое комплектующее как электрод располагается в тыльной части этой камеры. Обычно возбуждение дуги между электродом и металлом затруднительно. Поэтому зажигается дежурная дуга между электродом и плазмотроном. Эта дуга выходит из сопла и при касании с металлом образуется рабочая дуга, а дежурная тухнет.
В дуговую камеру плазмотрона подается плазмообразующий газ, который под действием тепла дуги нагревается, увеличивается в объеме и истекает из сопла со скоростью 2-3 км/с.
Электроды, важнейшие комплектующие аппаратов и машин для плазменной резки, изготавливаются из вольфрама, меди, гафния и прочих металлов. Не менее важные комплектующие сопла выбираются медные и медные с вольфрамовой вставкой. Комплект электрод-сопло наряду с плазмотроном являются важнейшими составляющим устройств для плазменной резки, от качества которых зависит исход резки. На процесс резки и характеристики основных узлов плазмотрона влияет состав плазмообразующего газа. Наряду с комплектующими плазменного резака, плазмообразующая среда определяет количество тепла, которое будет выделяться в процессе, поскольку при определенной геометрии сопла и токе именно состав среды будет определять напряженность поля столба дуги внутри и снаружи сопла. Поделитесь с друзьями:

Что такое высокоточная плазменная резка?

Рисунок 1
Сегодняшняя высокоточная плазменная резка означает более быструю резку, высококачественную кромку и более долговечные расходные материалы по сравнению с технологией прецизионной плазменной резки первого поколения, появившейся в 1990-х годах в США.

Все мы знаем старую шутку о продажах: вы может быть хорошо, быстро или дешево, так что выберите два. Раньше высокоточная плазменная резка тоже была такой, только параметры были скоростью резки, качеством и сроком службы деталей.

Сегодня производители пользуются лучшим из миров (см. Рисунок 1 ). На 0,25 дюйма стали, максимальная скорость резки достигает 100 дюймов в минуту. (Скорость может достигать 150 дюймов в минуту или более, если резка выполняется на длинных прямых кромках или качество резки не критично.) Высокоточная система может обеспечить точность резки от ± 0,01 до 0,05 дюйма и ширину пропила всего 0,05 дюйма. Расходные материалы могут длиться от 1300 до более чем 3700 дуговых разрядов, а системы могут резать любой проводящий материал от 10 до 2 дюймов.толстый.

Возможности продолжают расширяться. Технология вырезания отверстий (см. , рис. 2 ) обеспечивает получение точных отверстий или радиусов с минимальным конусом или без него на низкоуглеродистой стали от 10 ga. до 1 дюйма. Кроме того, новая технология плазменной резки под углом сокращает время и стоимость подготовки сварного шва.

Высокоточная плазменная система концентрирует больше энергии на меньшей площади, а повышенная плотность плазмы создает точный рез с более узким пропилом, меньшим скруглением верхней кромки и меньшим скосом (см. Врезку Качество резки ).Чтобы оценить масштабы разработок плазменных технологий, примите во внимание, что даже современные методологии моделирования не могут полностью и эффективно моделировать поведение плазменной дуги без значительного упрощения допущений. Плазменная резка, безусловно, эволюционировала с момента своего рождения в лаборатории, чтобы стать продуктивным производственным инструментом, который играет ключевую роль в успехе многих производителей.

Сужение дуги

Ученые из подразделения Linde Union Carbide разработали процесс плазменной резки в 1950-х годах, когда они сузили дугу TIG, чтобы увеличить ее плотность энергии и сфокусировать ее импульс, образуя режущую дугу, а не сварочную дугу.

Доктор Джеймс Браунинг, профессор Дартмутского колледжа, основал компанию Thermal Dynamics в 1957 году и разработал некоторые из первых плазменных резаков и источников питания. В то время в системах плазменной резки в качестве плазменного газа использовался только один инертный газ, поскольку вольфрамовый электрод быстро разрушался в присутствии кислорода. Без возможности использовать кислород для поддержки окисления и связанной с ним самоподдерживающейся экзотермической реакции, этот процесс имел мало преимуществ для резки стали.

Браунинг начал менять это в 1963 году, когда он ввел вторичный газ, окружающий основную плазменную дугу.Этот защитный газ сжимал и дополнительно концентрировал дугу, чтобы обеспечить более высокую плотность энергии. При производстве стали с двойным потоком комбинация плазмы / защитного газа обычно представляла собой азот / воздух или азот / O ₂ . Двухпоточная резка увеличила скорость низкоуглеродистой стали, уменьшила закругление верха, загнала дугу глубже в пропил и минимизировала окалину в нижней части пропила. На рис. 3 показаны комбинации плазма / защитный газ, используемые в современных приложениях для высокоточной плазменной резки.

Модернизация электрода и резка стали

Два дополнительных изобретения Браунинга в 1963 году еще больше увеличили срок службы электрода: вставка эмиттера (затем вольфрама) в наконечник медного цилиндра и выдавливание задней части цилиндра, чтобы вода могла отводить тепло от электрода. и продлить срок службы. Запатентованная в 1963 году конструкция плазменного электрода остается такой же, как и сегодня, за исключением использования вольфрама в качестве эмиттера.

Поскольку вольфрам разрушается в присутствии кислорода, от использования воздуха или кислорода в качестве плазменного газа отказались.Ситуация изменилась в конце 1960-х годов, когда российские ученые обнаружили, что гафний и цирконий сопротивляются быстрому разрушению. (Сейчас в большинстве электродов в качестве эмиттера используется гафний.) В результате производители могут использовать воздух в качестве плазменного газа и получить значительную экономию средств; Использование кислорода в качестве плазменного газа обеспечило бы высочайшее качество и самую быструю резку тонких секций стали.

Высокоточная резка

Высокоточная плазменная система концентрирует энергию дуги на небольшой площади, в результате чего режущий инструмент становится более острым.Японцы изобрели первые высокоточные системы в 1980-х, а американские компании начали разрабатывать системы в начале 1990-х. Эти проблемы заставили компании, работающие в сфере плазменной резки, вернуться к основам проектирования и эксплуатации резаков.

Рисунок 2
С помощью ЧПУ и соответствующего программного обеспечения, используемых в сочетании с современными системами высокоточной плазменной резки, производители могут вырезать «под болты» отверстия с помощью плазменной резки несколькими прикосновениями к экрану управления.

В то время как некоторые из ранних горелок имели отверстие около 0,1875 дюйма, теперь сопла имеют отверстие от 0,040 до 0,045 дюйма и обеспечивают до 60 000 ампер на квадратный дюйм энергии резания. ( Рисунок 4 показывает, что эти достижения означают для производительности резки.) Однако увеличение плотности дуги привело бы к очень короткому сроку службы расходных материалов без новой конструкции горелки, которая полностью обеспечивала поток охлаждающей жидкости к отверстию сопла, а также позволяла 1,6 галлона в минуту охлаждающей жидкости, протекающей через сопло.Раньше охлаждающая жидкость текла в корпус горелки, а не до сопла.

То, как зажигается и прекращается плазменная дуга, сильно влияет на срок службы электрода. В большинстве горелок используется короткий импульс высокого напряжения (от 10 до 20 миллисекунд при более 6000 В), чтобы сделать воздух электропроводным, что, в свою очередь, позволяет создать вспомогательную дугу (которая потребляет, возможно, 150 В). Величина напряжения тщательно контролируется и рассчитывается по времени, чтобы уменьшить износ.

Во время заделки износ электрода сводится к минимуму за счет снижения тока, напряжения и потока газа для схлопывания дуги с контролируемой скоростью, которая, в свою очередь, охлаждает гафниевую вставку с контролируемой скоростью.Раньше дуга гасла. Когда это произошло, вакуум, созданный в месте, ранее занятом плазмой, вытягивал часть расплавленного гафния, вызывая гораздо более быстрый износ.

Точное управление высотой резака также значительно снижает износ электродов и точность резки. Регулировка высоты зависит от напряжения дуги, которое прямо пропорционально расстоянию между кончиком электрода и пластиной. Контроллеры высоты настраиваются с шагом 0,1 В и управляются с разрешением измерения ± 0.02 В. В современных системах используется выборка напряжения для адаптации к износу расходных деталей, удерживая сопло на правильном расстоянии от пластины в течение всего срока службы электрода. Например, представьте, что регулятор высоты установлен на 150 В, и это напряжение соответствует расстоянию между наконечником и пластиной 5 мм. Однако по мере износа электрода дуга становится длиннее. При измерении напряжения резак постепенно приближается к пластине по мере износа электрода, таким образом поддерживая постоянную ширину пропила и качество резки.

При сборке автоматической плазменной системы изготовителю металла не следует экономить на контроллере высоты, подъемнике резака и связанных с ними приводах и двигателях. Если высота резака меняется, качество резки меняется от детали к детали и даже в пределах одной детали. Как минимум, изготовитель должен использовать контроллер с функциями для управления высотой прожига, задержкой прожига и отводом прожига. Эти функции продлевают срок службы расходных деталей за счет уменьшения износа электродов во время зажигания и остановки дуги, а также за счет минимизации количества расплавленного металла, который разбрызгивается во время зажигания дуги.

Автоматические газовые консоли также продлевают срок службы электродов. Как недостаточный, так и избыточный поток плазменного газа возмущают лужу расплавленного гафния вместо того, чтобы удерживать ее в центре. Кроме того, резкие изменения потока газа вызывают нестабильность дуги, что, в свою очередь, может привести к немедленному повреждению расходных деталей (не говоря уже об ухудшении качества резки).

За последние 20 лет срок службы электродов увеличился более чем вдвое (см. Рисунок 5 ). Для резки при 400 А электроды, в которых используется многогафниевая вставка, имеют увеличенный срок службы с 400 до 900 зажиганий дуги.Поскольку срок службы электродов является основным фактором, влияющим на стоимость резки, стоимость высокоточной плазменной резки продолжает снижаться.

Вопросы интеграции

Полностью интегрированная система включает в себя источник питания плазмы, ЧПУ, регулятор высоты резака, подъемник резака и связанные с ним двигатели и приводы, а также пульт автоматического управления подачей газа. Некоторые производители ошибочно полагают, что использование высокоточного источника питания для плазменной резки позволит им сэкономить на других компонентах. В автоматизированной плазменной системе интегрированные компоненты работают без проблем для управления силой тока резки, высотой резака, скоростью и давлением газа.

Некоторые производители также отказываются от ЧПУ и сопутствующего программного обеспечения. Но их возможности обеспечивают быструю окупаемость, особенно если компании не хватает операторов с навыками программирования и опытом плазменной резки (и то, и другое необходимо без ЧПУ). Преимущества ЧПУ и программного обеспечения включают:

• Повышение производительности и уменьшение количества ошибок . ЧПУ автоматически устанавливают и управляют параметрами «наилучшего качества реза» или «самого быстрого реза» после того, как оператор выберет тип материала, толщину материала и комбинацию режущего газа.Операторы становятся продуктивными после нескольких часов обучения, а не недель.
• Технология оптимизации отверстий / процессов. После загрузки программы резки (или даже просто файла DXF в контроллер с флэш-накопителя USB) ЧПУ проверяет файл и определяет, какие параметры необходимо оптимизировать. После того, как они определены, контроллер пересчитывает оптимальный параметр и пути реза. Подобные технологии оптимизируют порядок резки и методы прожига, а также места для сложных гнезд.
• Инструменты автоматического раскроя. Для производителей, у которых нет отдельного конструкторского отдела, инструменты автоматического раскроя неоценимы для сокращения отходов пластин и сокращения времени цикла.
• Мостовидные инструменты. Инструменты Bridge обычно сокращают количество прожигов в программе резки. Они автоматически назначают отрезки между деталями, чтобы уменьшить количество прожигов и время цикла.

Снятие фаски и компенсация фаски

Плазменная фаска – резка скосов V, Y, X и K на 0.Сталь толщиной от 25 до 2 дюймов – горячая тема в отрасли. В настоящее время большинство производителей недостаточно используют плазменную фаску, потому что старые системы снятия фаски требуют, чтобы программисты компенсировали угол резака, высоту резака, ширину пропила и скорость резки в программе обработки детали или в раскладке. В результате операторы не могут вносить какие-либо необходимые настройки, необходимые для производства точных деталей. Чтобы внести изменения, оператор должен вернуться к программисту и обновить программу или гнездо. Это может привести к потере значительного количества времени и является препятствием для производства качественных деталей.

Рисунок 3
Различные комбинации плазмы / защитного газа делают плазменную резку подходящей технологией резки различных материалов.

Новая технология снятия фаски безупречно объединяет функции плазменной резки, ЧПУ, программного обеспечения, регулировки высоты, угловой головки и портала, поэтому производители могут в полной мере использовать преимущества своих плазменных систем и максимизировать производительность.

Новая технология предлагает высокий уровень автоматизации для программиста за счет включения передовых последовательностей резки под углом в программное обеспечение CAD / CAM для программирования и раскроя.Он также помещает все данные компенсации скоса в ЧПУ, а не в программное обеспечение для программирования. Таким образом, программа обработки детали или раскрой представляет собой фактическую желаемую геометрию детали без компенсации скоса. Это устраняет необходимость в программировании методом проб и ошибок. Вместо этого операторы могут быстро и легко произвести любые необходимые регулировки на машине.

Поставщики интегрированных плазменных технологий также работают над технологией, которая компенсирует фаску, присущую поверхности резки. Даже системы, способные выполнять самые точные пропилы, позволяют получить некоторую фаску.Эти достижения позволят плазме более эффективно конкурировать с лазерной резкой, у которой нет фаски. Технология пока недоступна, но приятно знать, что разработчики технологии высокоточной плазменной резки продолжают стремиться к еще большему качеству и производительности.

Дирк Отт – вице-президент по глобальной автоматизации плазменной резки, Thermal Dynamics, www.thermal-dynamics.com.

Качество резки

Поставщик систем плазменной резки может помочь производителям определить характеристики оборудования, которые подходят для их применения.Используйте следующие характеристики для оценки качества резки тестовых деталей и не забудьте узнать у поставщика системы плазменной резки время резки и приблизительную стоимость резки каждой детали для этих тестовых деталей:

• Поверхность резки. Качественная резка позволяет получить деталь, готовую к следующему этапу изготовления. Характеристики включают гладкую поверхность, свободную от окалины и нитридных загрязнений.
• Закругление верхней кромки вызвано теплом плазменной дуги на верхней поверхности реза.Правильный контроль высоты резака сводит к минимуму закругление верхнего края.
• Верхние брызги. Слишком быстрая резка или использование слишком высокой настройки резака приводит к появлению брызг сверху, которые легко удалить.
• Донный шлак . Легко удаляемая окалина указывает на то, что резка идет слишком медленно. Трудно удаляемая окалина означает, что резка выполняется слишком быстро.
• Ширина пропила. Ширина пропила (или резки) зависит от размера отверстия наконечника, текущей настройки и высоты резака.
• Угол скоса поверхности реза. Высокоточные процессы позволяют получить угол скоса от 0 до 3 градусов, в то время как обычная плазменная резка дает больший угол скоса. Правильный контроль высоты резака обеспечивает наименьший угол скоса (а также ширину пропила и закругление верхней кромки).
• Загрязнение нитридами . Когда углеродистая сталь разрезается с использованием воздуха в качестве плазменного газа, часть азота поглощается поверхностью разреза, что затем требует шлифовки перед сваркой для устранения пористости и риска образования нитридов на границе зерен.

Стандарт ISO 9013: 2002 дает наилучшее определение термина «высокая точность». Поверхность прецизионной резки имеет следующие характеристики:

• Квадратная поверхность (скос менее 3 градусов)
• Гладкая, с почти вертикальными линиями сопротивления
• Практически нет нитридов или оксидов
• Практически нет окалины и что такое окалина присутствующие должны легко удаляться
• Минимальная зона термического влияния и повторный слой
• Хорошие механические свойства сварных деталей

Качество плазменной резки | Jasic Blog

Качество резки

Качество кромки плазменной резки можно сравнить с качеством резки с использованием кислородно-топливной технологии.Однако при плазменном процессе резка происходит путем плавления материала, и поэтому характерной особенностью является более высокая степень плавления по направлению к верхней части металла, что приводит к плохой прямоугольности кромки, закруглению верхней кромки или скосу на кромке реза.

Поскольку эти проблемы связаны со степенью сужения дуги, производители горелок постоянно разрабатывают новые конструкции горелок, чтобы улучшить сужение дуги и обеспечить более равномерный нагрев в верхней и нижней частях разреза для достижения приемлемого качества резки.

Чтобы лучше понять качество реза, лучше всего внимательно изучить характеристики готового реза. Изображение, показанное ниже, поможет нам это объяснить.

Угол резки или резака

Обычно при резке плазменным резаком резак следует держать перпендикулярно разрезаемой детали. Для механически установленных резаков можно использовать угольник, чтобы обеспечить перпендикулярность резака пластине.

Расстояние зазора

Расстояние между наконечником резака и заготовкой во время резки влияет на углы скоса.Чем больше расстояние, тем больше будет угол скоса. Обычно меньшие системы ручной резки (40 ампер и ниже) предназначены для перетаскивания наконечника по пластине.

Для систем ручной резки с большей силой тока использование защитной чашки, направляющей для зазора или направляющей для резки поможет сохранить постоянное расстояние от наконечника до рабочего места для достижения наилучших результатов. Для автоматизированных приложений можно использовать устройство, известное как регулятор напряжения дуги (AVC). AVC, также известный как регулятор высоты резака или регулятор высоты резака, который контролирует напряжение дуги.Это напряжение напрямую связано с расстоянием от наконечника до рабочего расстояния.

Более тонкая пластина или большие куски металлической пластины могут иметь некоторые деформации, которые могут привести к изменению рабочего расстояния резака по поверхности пластины. Неравномерные столы для резки или коробление могут привести к тому, что плита будет выше или ниже резака. AVC будет постоянно контролировать напряжение дуги. Изменение этого напряжения означает изменение высоты резака. AVC будет поднимать или опускать резак, чтобы выдерживать постоянное расстояние.

Ширина пропила

Во время плазменной резки остается пустота, которая называется пропилом в разрезаемом материале. Эту ширину пропила необходимо учитывать в процессе резки, чтобы внешние размеры обрабатываемой детали не были заниженными, а внутренние размеры не были завышены. Сила тока и скорость резки играют важную роль в определении ширины пропила.

Размер отверстия режущего наконечника соответствует силе тока. Чем больше используется сила тока, тем больше будет отверстие на наконечнике.Обычно ширина пропила примерно в 2–3 раза превышает размер отверстия режущего наконечника. Скорости резки основаны на выбранной силе тока для данной толщины материала, дуга всегда будет резать переднюю кромку материала непосредственно под резаком. Снижение скорости резки приведет к тому, что весь доступный материал окажется под резаком. расплавится и сдуется, дуга начнет выходить вперед или в сторону, чтобы продолжать резать.

Износ наконечника приведет к расширению отверстия.Это приведет к увеличению ширины пропила, образованию большего количества окалины и, как правило, ухудшению качества резки.

Угол скоса

В идеальном срезе угол скоса или угол поверхности реза должен быть абсолютно квадратным. Процесс плазменной резки приводит к получению небольшого угла, который называется углом скоса, как на стороне разреза, так и на стороне обрезка заготовки. Вот почему так важно направление реза.

Когда плазменный газ течет, он вызывает завихрение, покидая отверстие режущего наконечника.Это завихрение обычно происходит по часовой стрелке, что приводит к тому, что одна сторона разрезаемого материала оказывается более квадратной, чем другая.

Это означает, что очень важно учитывать направление движения по отношению к разрезаемой детали. На изображении ниже вырезается объект в форме круга. Внутренний разрез (A) выполняется против часовой стрелки, а внешний разрез (B) – по часовой стрелке.

Так что помните, если вы делаете круговой разрез и планируете оставить внутреннюю круглую деталь в качестве готовой работы, двигайтесь по часовой стрелке.Если вы планируете оставить кусок, из которого был вырезан круг, двигайтесь против часовой стрелки.

Окалина

Образование окалины на дне пластины может быть вызвано тем, что параметры резки, такие как скорость, сила тока, напряжение дуги, давление / поток газа и тип газа, не соответствуют типу и толщине металла. резать.

Чаще всего причиной чрезмерного образования окалины является неправильная скорость резания. Высокие скорости резания могут привести к образованию «высокоскоростной окалины», которую очень трудно удалить без шлифовки.

«Низкоскоростная окалина» легко удаляется щеткой или молотком для стружки.

Закругление верхней кромки

Это когда верхняя кромка реза размыта и не является квадратной, что создается в процессе плазменной резки. Обычно это происходит при резке с чрезмерным током или зазором.

Это может быть обычным явлением при резке толстых материалов.

Что такое пропил? Сравнение методов резки

Пропил – это ширина пропила.Это результат удаления материала в процессе резки.

Почти все режущие механизмы оставляют за собой пропил, например, лазерная резка, плазменная резка и другие методы термической резки. Но также и процессы механической резки, такие как пиление.

Существуют также методы резки, которые не приводят к потере материала. Некоторые примеры – резка ножницами и стрижка. Однако автоматизированный характер вышеупомянутых процессов термической резки делает их широко используемыми в машиностроении. Кроме того, существуют сценарии, в которых действительно желателен разрез.

Каждый процесс резки дает разрез различной ширины. Итак, эта статья раскрывает различия следующих методов:

• Лазерная резка
• Плазменная резка
• Waterjet
• Газокислородная резка

Лазерная резка пропила

Лазерная резка, как следует из названия, представляет собой метод резки, при котором лазер используется для прорезания материала. Лазер находит широкое применение из-за своей точности. Во многом это сводится к лазерному пропилу.

При лазерной резке получается пропил около 0,3 мм . Это наименьшее значение по сравнению с другими методами, описанными в этой статье. Следовательно, можно сказать, что из лазерной резки, плазменной резки, гидроабразивной и газовой резки метод лазерной резки является наиболее точным.

В случае лазерной резки на ширину пропила влияют два фактора. Этими факторами являются ширина балки и материал. Ширина луча определяется фокусным расстоянием, установленным линзой лазера.

Хотя можно резать пластик с помощью лазера, ширина пропила там больше. В процессе охлаждения пластмасса сжимается, и зазор увеличивается.

Пропил для плазменной резки

Одним из основных ограничений услуги плазменной резки является ограничение только проводящими материалами. Следовательно, плазму можно использовать только для меди и ее сплавов, нержавеющей стали, железа и т. Д., Но не для изоляционных материалов, таких как пластик, дерево и т. Д.

Используя технику плазменной резки, наименьшее значение пропила, которое может быть получено, составляет 3.8 мм . Следовательно, он менее точен, чем лазерная резка.

Обратите внимание, что значение пропила не является постоянным для данного процесса. Скорее, им управляет ряд факторов, которые могут его изменить.

Для резки толстых материалов потребуется больше мощности. Таким образом, вам нужно использовать более крупную насадку и более высокий электрический ток. Это, в свою очередь, приводит к увеличению ширины реза.

Пропил для гидроабразивной резки

При гидроабразивной резке материал обрабатывается струей или струей воды.Иногда абразивные материалы также могут быть смешаны с водой для достижения лучших результатов. Хотя гидроабразивная резка имеет множество преимуществ, ее цена делает ее в основном пригодной для использования только в промышленных целях.

Насадка используется для концентрирования воды в определенной точке и, таким образом, получения безупречных резов. Величина пропила, полученного этим методом, составляет 0,9 мм .

Следовательно, этот метод дает лучшие результаты, чем плазменный, но не достигает точности лазерной резки.

пропил для газовой резки

Четвертый метод, который будет объяснен в этой статье, – это газокислородная резка. Это самый популярный выбор для резки действительно толстых металлических деталей, поскольку он сравнительно невысок по сравнению с гидроабразивной резкой.

Для кислородно-топливной резки смесь кислорода и топлива (пропан, ацетилен в сжатом виде) воспламеняется с помощью электрической дуги для образования пламени. Важным фактором здесь является необходимость создания дуги, ограничивающей типы материалов.Это означает, что он подходит только для металлов, но и не для всех. Например, для этого метода не подходят цветные металлы.

Опять же, для резки более толстого металла требуется больше энергии (топлива). Таким образом, окончательный пропил зависит от толщины материала.

Газовая резка дает пропил около 1,1 мм . Следовательно, он имеет более высокую точность, чем метод плазменной резки, но меньше, чем два оставшихся метода, то есть гидроабразивная и лазерная резка.

Сравнение пропилов

При сравнении различных методов пропилы выглядят следующим образом:

• Лазерная резка – 0,3 мм
• Гидроабразивная резка – 0,9 мм
• Газокислородная резка – 1,1 мм
• Плазменная резка – 3,8 мм

Поскольку каждая техника резки имеет разные пропилы, их необходимо учитывать при настройке машины для работы. Давайте возьмем плазменную резку в качестве примера, потому что она имеет наибольшую ширину резки.

Если вы хотите разрезать этот лист размером 600 × 600 мм, оператор станка следит за тем, чтобы разрез не производился по линиям. В противном случае вы получите меньшую деталь.

То же самое и с внутренним вырезом. Хотя сама деталь должна иметь линию разреза за пределами нарисованного контура, внутренний вырез использует обратную логику. В противном случае вырез был бы больше, чем хотелось бы.

Хотя вы все еще можете создавать чертежи с точными размерами , вы должны принять это во внимание на этапе проектирования.

Если теперь вы знаете, какой метод резки использовать, обратитесь к многочисленным возможностям изготовления листового металла, предлагаемым Fractory!

Все о плазменной резке 2

Управление пламенем от вашего плазменного резака до металла, разрезаемого вручную или на столе с ЧПУ, сделает вещи очень красивыми или очень некрасивыми. Теперь некоторые люди, которые использовали горелки OA в течение многих лет, понимают, что такое управление пламенем. Они могут взять эти знания и применить их к плазменной резке. Теперь, когда людям, занимающимся плазменной резкой вручную или на столе с ЧПУ, необходимо немного лучше изучить управление пламенем.

Лучший способ помочь другим понять это – использовать стандартные или метрические наборы сверл. Чтобы понять, почему в аппарате плазменной резки используются наконечники для резки разных размеров (некоторые называют их соплами, я буду использовать слово «наконечники») и различные настройки давления воздуха для управления пламенем резки. Имейте в виду, что наконечники для плазменной резки имеют очень маленькое отверстие, через которое выходит воздух и пламя. Это также относится к пропилу, и это должно помочь вам понять ситуацию. Теперь возьмите эти сверла и положите их на стол размером 1/16 дюйма, 1/8 дюйма, 3/16 дюйма.1/4 “, 5/16”, 3/8 “, 7/16” и 1/2 “или их метрическая система. Затем мы берем размер наконечника для плазменной резки и номинальный ток и сравниваем его со сверлами 1 / 16 “/ 20 ампер, 1/8” / 30 ампер, 3/16 “/ 40 ампер, 1/4” / 50 ампер, 5/16 “/ 60 ампер, 3/8” / 70 ампер, 7/16 “/ 80 А и 1/2” / 90 А и т. Д. Как вы можете видеть, отверстие диафрагмы становится больше для режущего наконечника этого размера усилителя.

Теперь, когда у вас есть представление о размере отверстия диафрагмы в соответствии с номиналом усилителя. Вы также можете посмотрите, как это влияет на ширину пропила. Примером может служить вырезание снежинки из хлопка 18 калибра при 20 А с диаметром отверстия 0.6 мм или около 0,025 тысячи дюймов, это даст вам небольшой пропил, который также даст вам больше деталей для вырезаемого предмета. Вернитесь к своим сверлам и посмотрите, как на этот разрез повлияет наконечник 1,1 мм / 60 А с отверстием диаметром 0,045 тысячи дюймов и более широким пропилом. Даже если вы включите плазменный резак на 20 ампер, вы ширина пропила останется прежней 0,045 дюйма. Уменьшение силы тока плазменного резака без использования режущего наконечника подходящего размера не влияет на ширину пропила.

Здесь мы переходим к настройкам давления воздуха для номинального тока и толщины разрезаемого металла. В некоторых руководствах и таблицах резки приведены настройки давления воздуха для силы тока, необходимой для толщины разрезаемого металла. Вот диаграмма, которую я придумал, которая, кажется, хорошо работает, если у вас нет карты резки.

Это то, что, как я обнаружил, работает с большинством сопел / насадок для плазменной резки, которые у большинства людей есть в магазинах или гаражах. ПРИМЕЧАНИЕ. Размер диафрагмы 1 мм = 0,03937 дюйма, наконечник 20 А – 0.6 мм / 0,025 дюйма – от 15 до 20 ампер – от 50 до 55 фунтов на кв. Дюйм, наконечник 30 ампер – 0,8 мм / 0,030 дюйма – от 21 до 30 ампер – от 55 до 60 фунтов на кв. Дюйм, наконечник 40 ампер – 0,9 мм / 0,035 дюйма – от 31 до 40 ампер – 60 до 70 фунтов на кв. дюйм, наконечник на 50 ампер – 1,0 мм / 0,040 дюйма – от 41 до 50 ампер – от 65 до 75 фунтов на кв. дюйм, наконечник на 60 ампер – 1,1 мм / 0,044 дюйма – от 51 до 60 ампер – от 65 до 75 фунтов на кв. дюйм, наконечник на 70 ампер – 1,2 мм / 0,047 дюйма – от 61 до 70 ампер – от 75 до 80 фунтов на кв. Дюйм, наконечник на 80 ампер – 1,3 мм / 0,051 дюйма – от 71 до 80 ампер – от 75 до 80 фунтов на кв. Дюйм

Или обратитесь к руководству пользователя для настройки.

ПРИМЕЧАНИЕ. входное давление воздуха и SCFM необходимы для работы вашего плазменного резака.В большинстве случаев это составляет от 90 до 120 фунтов на квадратный дюйм и 5,5 или более стандартных кубических футов в минуту при 90 фунтах на квадратный дюйм для поддержания необходимого потока воздуха к плазменной резке. Затем вы устанавливаете производительность или давление резки в соответствии с таблицей. Я рекомендую шланг с внутренним диаметром 3/8 дюйма.

Если мы возьмем пример, приведенный выше, и резка 18 калибра под давлением от 50 до 55 фунтов на квадратный дюйм при 20 ампер будет работать хорошо. Если вы установите давление воздуха на 75 фунтов на квадратный дюйм, пламя почти исчезнет. на грани срыва. Пламя очень неустойчивое и нестабильное. Теперь вернемся к примеру, у вас был наконечник на 60 ампер, давление воздуха от 50 до 55 фунтов на квадратный дюйм и установленный на 20 ампер.У вас есть пламя, которое вспыхивает без реального определения, или то, что вы бы назвали горячей точкой. Что подразумевается под горячей точкой в ​​пламени. Пламя имеет разную степень нагрева. Если вы присмотритесь, вы увидите, что он имеет разные цвета. Синяя / белая область – это самая горячая часть, из которой большая часть тепла резания приходится на резку. Таким образом, вам нужно получить ту часть пламени, которая находится ближе всего к металлу, для наиболее быстрых и чистых резов.

Теперь переходим к высоте среза. В большинстве руководств и таблиц используется стандартная высота реза.060 “Это хорошо работает для большинства вещей, но при более низком токе и меньшем давлении воздуха его, возможно, придется снизить до 0,045”, чтобы получить самую горячую часть пламени на металле. Если вы используете плазменный резак на 80 ампер или более и режете толстый металл при максимальном токе и давлении воздуха, вам может потребоваться поднять высоту резки, скажем, до 0,080 дюйма или более.

На рынке имеется множество плазменных резаков. Все они отлично справляются с резкой металла в зависимости от своих возможностей.Если ваш плазменный резак оснащен резаком с режущим наконечником только одного размера, вы выполняете всю резку с этим размером отверстия, независимо от того, на какой ток установлен ваш плазменный резак.Это нормально, если вы понимаете, что он не даст вам более тонких разрезов, как плазменный резак с резаком с режущими наконечниками разного размера … Чтобы получить более тонкие разрезы, которые вы, возможно, ищете.

Я надеюсь, что это поможет некоторым людям больше узнать о резке плазменным резаком вручную или на столе с ЧПУ.

10 Вопросы и ответы экспертов

Безусловно. Плазменная резка – один из наиболее эффективных методов резки нержавеющей стали различной толщины.Однако тип используемого вами стола для резки из нержавеющей стали и источника плазмы имеет большое значение.

Имеет ли значение режущий станок?

Качество сборки вашего отрезного станка существенно повлияет на качество резки в долгосрочной перспективе.

В частности, на качество кромки (рябь или отсутствие ряби) и угловатость реза могут влиять механические дефекты режущего стола.

Вам необходимо оценить жесткость портала (ось Y, которая перемещается по разрезаемому материалу) и может ли тепло, рассеиваемое при разрезании, повлиять на конструкцию рельсов.

Хотя качество резки может выглядеть одинаково на новых станках, тепло может со временем искривить металлическую конструкцию вашего стола, что может повлиять на прямолинейность режущего станка.

Кроме того, различные компоненты машины, такие как приводы, рельсы и шестерни, влияют на движение. Плохо собранные или некачественные компоненты могут привести к нарушениям движения.

Это, в свою очередь, вызывает вибрации, которые передаются через ось станка на режущую кромку и могут вызвать шероховатую поверхность, нелинейные кромки резки и общее плохое качество резки.

Поэтому мы рекомендуем проверять качество приводов, рельсов и шестерен перед покупкой любого станка для плазменной резки.

Имеет ли значение система плазменной резки?

Основное различие между недорогой воздушно-плазменной системой и промышленным типом систем плазменной резки связано с типами газов, которые используются для резки, и давлением, при котором плазменный газ выходит из резака. Оба эти фактора существенно влияют на конечный результат резки.

На изображении ниже показано различие в качестве, которое можно ожидать между использованием более дорогого смешанного газа F5 в качестве газа для плазменной резки и более дешевого решения, такого как сжатый воздух.

Повышение точности плазменной резки

Компенсация плазменной резки балок, стержней и колб

Хотите повысить точность плазменной резки? С помощью всего лишь нескольких настроек вы можете значительно улучшить качество плазменной резки. Есть несколько способов повысить точность плазменной резки.В приведенной ниже статье мы описываем четыре шага, которые могут помочь вам повысить точность плазменной резки балок, стержней и лампочек.

Компенсация ширины пропила

Ширина или пропил зависит от системы плазменной резки. Этот пропил компенсируется программным обеспечением для обеспечения еще большей точности. Эта компенсация обычно составляет половину ширины пропила.

Компенсация формы дуги

В большинстве режимов резки плазменная дуга разрезает сходящийся пропил; это схождение может варьироваться в зависимости от плазмотрона, сопла и установленной высоты резака.Чтобы убедиться в точности угла скоса среза, сходимость можно скомпенсировать с помощью параметра в программном обеспечении станка. Если схождение пропила составляет 3 градуса при необходимом скосе 30 градусов, угол резания требует корректировки, например, на 1,5 градуса. Следовательно, угол наклона резака составит 28,5 градусов, компенсируя схождение.

Оптимизированное направление резания

Плазменная резка использует завихрение для фокусировки, стабилизации и защиты дуги. Завихрение создает «хорошие» и «плохие» стороны пропила.Для получения прямого реза резак должен двигаться в правильном направлении, чтобы «хорошая» сторона была на детали, а плохая – на остаточном материале. Хорошая сторона находится справа относительно направления движения фонаря. HGG использует эти знания и адаптирует режимы резки для обеспечения наиболее точной резки.

Коррекция плавления

Особенно при резке отрицательной фаски оплавление и закругление углов происходит на линии посадки. В программном обеспечении это плавление можно компенсировать числовой переменной (мм).Этот параметр корректирует (локальную) линию посадки, облегчая сборку и сварку конечного продукта.

Будьте в курсе?

Хотите получать доступ к новейшим статьям, первым узнавать о наших новых продуктах и ​​получать новости об отраслевых событиях?

Прецизионная плазменная резка с ЧПУ – G.E. КОМПАНИЯ MATHIS

В G.E. Компания Mathis, наши возможности плазменной резки с высокоточным компьютерным числовым программным управлением (ЧПУ) позволяют нам производить компоненты непревзойденного качества.

Мы предоставляем услуги плазменной резки высокой четкости с ЧПУ с использованием двухголовочного 4-осевого оборудования на 400 А. Наш стол для резки имеет ширину 10 футов и длину 90 футов и может производить различные компоненты толщиной до трех дюймов, сохраняя при этом одни из самых жестких допусков в отрасли. Мы можем резать плазмой множество материалов, включая углеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, высокопрочную сталь, износостойкую сталь и другие сплавы.

Наши возможности плазменной резки высокой четкости с ЧПУ обслуживают различные рынки и отрасли, включая сельское хозяйство, горнодобывающую промышленность, авиакосмическую промышленность и военную промышленность.У нас также есть опыт производства компонентов для различных применений, таких как компоненты стрелы, рельсы рамы, подъемное оборудование, автокраны, быстроизнашивающиеся детали и многое другое. Проще говоря, есть несколько проектов, которые не могут выполнить наши специалисты по плазменной резке.

Наши типичные сроки выполнения заказа могут составлять всего 1-2 недели, в зависимости от деталей проекта.

Прецизионная плазменная резка высокого разрешения с ЧПУ

Газ начинает ионизоваться при воздействии сильной жары. Этот ионизированный газ затем становится плазмой, более электропроводящим состоянием вещества.В процессе плазменной резки используются проводящие свойства плазмы для резки проводящих материалов, таких как углеродистая сталь, нержавеющая сталь и алюминий.

Процесс плазменной резки

Установка плазменной резки состоит из нескольких компонентов:

• Плазменный источник питания, способный генерировать постоянный ток 200-400 вольт, который питает плазменную дугу, отвечающую за ионизацию газа, и регулирует выходную мощность в зависимости от типа и толщины материала.
• Пульт зажигания дуги, способный производить 5000 В переменного тока с частотой 2 МГц для генерации искры внутри резака, создающего плазменную дугу.
• Плазменная горелка, через которую проходит ионизированный газ

В сочетании с газом дуга от источника питания приводит к плазменной струе, достигающей максимальной температуры 40 000 ° F.Затем эта струя проходит через сопло из сплава меди, позволяя резаку прорезать любой проводящий материал.

Сам плазмотрон состоит из следующих компонентов:

• Электрод, подключенный к отрицательной стороне источника питания
• Сопло, подключенное к плюсовой стороне источника питания
• Газовая заслонка для закрутки газа

Фактический процесс резки начинается с отправки сигнала запуска в систему плазменной резки. После включения источника питания система подает отрицательное напряжение на электрод, расположенный внутри плазмотрона.Затем газ начинает поступать к горелке, а перегородка начинает его вращать.

Во время плазменной резки завихрение газа обеспечивает максимальную эффективность и качество резки. Для облегчения завихрения обычно требуется впрыск воды в месте выхода дуги из сопла, что еще больше сужает дугу. Температура воды, используемой для завихрения газа, не должна превышать 70 ° F.

Закрытие форсунок на следующем этапе процесса позволяет газу подключаться к положительной стороне источника питания.Затем высокочастотный генератор вызывает прохождение искры между соплом и электродом, ионизируя газ. Вспомогательная дуга начинает протекать между электродом и соплом, поток газа выдувает дугу из сопла, и вспомогательная дуга входит в контакт с материалом, который нужно разрезать. После того, как основная дуга увеличивает мощность до силы тока резки, защитный газ ограничивает плазменную дугу, чтобы обеспечить аккуратный рез.

Преимущества плазменной резки

Плазменная резка с ЧПУ имеет значительные преимущества перед альтернативными методами резки.Некоторые из этих преимуществ включают:

• Лучшее качество резки
• Способность резать толстую сталь, алюминий и другие металлы
• Высокая скорость резания
• Минимальный риск деформации

Типичные материалы, используемые при плазменной резке

В процессе плазменной резки можно использовать широкий спектр проводящих материалов. Однако два материала, наиболее часто используемых в операциях плазменной резки, включают нержавеющую сталь и алюминий.

Обзор операций плазменной резки нержавеющей стали

Плазменная резка и нержавеющая сталь уже несколько десятилетий идут рука об руку. Тем не менее, недавние достижения в методах и технологиях плазменной резки привели к значительному повышению качества деталей и изделий из нержавеющей стали, подвергающихся плазменной резке. Например, современные системы плазменной резки предлагают более широкий выбор режущих газов и силы тока, что позволяет операторам станков выбирать вариант резки, который лучше всего подходит для конкретной марки и толщины заготовки из нержавеющей стали.В результате они могут достичь большей точности и лучшего качества резки, что приводит к снижению общих производственных затрат.

Обзор операций плазменной резки алюминия

Подобно нержавеющей стали, усовершенствования в методах и технологиях плазменной резки сделали процесс плазменной резки эффективным и доступным методом производства алюминиевых деталей и изделий. Современная плазменная резка позволяет производителям создавать точные углы и изгибы алюминиевых листов и пластин различной толщины (до шести дюймов).Однако успех проекта зависит от того, правильно ли они используют оборудование и настройки. Например, мощные плазменные резаки с компьютерным управлением могут резать алюминиевые пластины толщиной до 150 миллиметров при правильной настройке.

Свяжитесь со специалистами по плазменной резке G.E. Компания Матис Сегодня

со штаб-квартирой в Чикаго, G.E. Компания Mathis с гордостью предлагает услуги плазменной резки с ЧПУ для клиентов во всех отраслях промышленности, а также прецизионную лазерную обработку, штамповку листогибочным прессом, штамповку с ЧПУ и сварку.На протяжении более чем 100 лет работы мы работали с широким спектром материалов. Это понимание позволяет нам определить правильные методы и технологии резки для каждого материала.

Мы рады помочь клиентам выбрать лучший способ резки материала. Для получения дополнительной информации о наших услугах высокоточной плазменной резки с ЧПУ щелкните, чтобы развернуть таблицы ниже.