Как плазменная резка работает: Как работает плазменная резка: технология, возможности, преимущества

Все о плазменной резке металла

В данной статье мы бы хотели подробно рассказать Вам об устройстве плазменной резки и сферах ее применения. Также подробно рассмотрим ее преимущества и недостатки.

Как работает плазменный резак?

Данный тип резки использует плазму, так что для начала нужно понимать, что это такое.

Плазма – это ионизированный квазинейтральный газ, образующий нейтральные молекулы и заряженные частицы. Возникает при сильном нагреве, например, кислорода и активной ионизации. Плазма также имеет свойство проводить электрический ток.

Простыми словами, чтобы получить плазму – достаточно нагреть газ до 10000 градусов по Цельсию, создать давление и ионизацию.

Плазменная резка – это способ раскроя металла, который использует плазму в качестве режущего инструмента. В режущей головке образуется электрическая дуга, через которую проходит газ. Он нагревается до 5000-30000 градусов по Целсию и превращается в плазменную струю.

Станок плазменной резки

Изначально был изобретен ручной портативный плазменно-дуговой аппарат для резки металлов. Он состоит из: основного аппарата, силового кабеля, шлангопакета и плазматрона. Такой аппарат хорошо себя зарекомендовал и со временем стали производить большие автоматические станки с ЧПУ (числовое программное управление). Такие станки позволяют резать листовой металл и тубы с точностью до 0,25мм. А скорость реза достигает 7м/мин. Максимально возможная толщина металла зависит от станка. Станок средней мощности может резать металл толщиной примерно до 30мм. Более мощные аппараты могут резать до 70мм. На нашем предприятии установлен станок автоматической плазменной резки с ЧПУ Multicam 6000, который может резать металл толщиной до 60мм.

Применение в различных сферах

Сейчас плазменная резка металла используется чуть-ли не на каждом более-менее крупном предприятии, занимающимся металлообработкой. Она позволяет выполнять большой объем работ за достаточно короткое время и при этом обеспечивает хорошее качество среза.С применением плазменной резки изготавливают: заборы, ворота, калитки,  двери, решетки, лестницы, водостоки и многие другие металлоизделия.

Преимущества и недостатки

Для лучшего понимания плюсов и минусов – нужно сравнить данный тип резки с основными ее конкурентами. К ним можно отнести лазерную и гидроабразивную резку.Относительно них можно выделить следующие преимущества:

• Возможный диапазон толщины металла 0,5 – 60мм;
• Раскрой абсолютно любых металлов в отличном качестве;
• Точность резки в районе 0,25мм;
• Скорость раскроя, которая составляет 7 метров в минуту;
• Нет необходимости в дополнительной обработке изделий после резки.

К недостаткам можно отнести лишь большую стоимость, как самого станка, так и расточников.

Читайте также

Сколько стоит резка металла

Хотите понять из чего формируются цены на качественную резку металла? Тогда прочитайте эту статью! Вы узнаете основные нюансы от которых зависит итоговая стоимость Вашего заказа.

Читать статью

Где применяется рубка металла гильотиной?

Интересует рубка металла гильотиной? Прочитайте эту статью чтобы узнать как она работает и где применяется. В случае необходимости будем рады оказать Вам данную услугу на индивидуальных условиях!

Читать статью

Где заказать лазерную резку?

В данной статье Вы узнаете почему лазерная резка обрела такую популярность, а также почему стоит заказать лазерную резку у нас и почему мы считаемся одними из лучших на рынке.

Читать статью

Как работает плазменная резка металла

Воскресенье, 20 Август, 2017

Способ резки металла при помощи струи газовой плазмы, ускоренной электрическим полем, называется плазменной резкой. Физическая суть этого способа состоит в том, что электрическая дуга создается не при атмосферном давлении, а при повышенном. Это повышает электрическую проводимость плазмы и, следовательно, ее возможную тепловую мощность в несколько раз.

Вместе с тем растет и температура газа, получаемая в горелке, которая становится выше, чем на поверхности Солнца (может достигать 30 000 градусов), и скорость частиц, до 1. 5 км/сек. Струю плазмы можно сделать очень узкой, а глубину реза, например стали, достигающей 200 мм.

История плазменной резки

В технике плазморезы впервые стали появляться в 1950-60х годах. Первые установки были очень громоздкими и дорогими, их распространение было затруднено (по причинам, связанным с гонкой вооружений). В начале XXI века плазморезы получили широкое распространение, их конструкция совершенствовалась.

В настоящее время плазменные резаки доступны даже индивидуальным владельцам-«частникам» для различных работ в гараже и домашнем хозяйстве. Они имеют определенную перспективу и для сварочных работ, хотя в этом случае потребуют от оператора хороших навыков работы с горелкой.

Физические принципы плазмотрона

Использование плазмы для резки металла основано на зависимости тока в электрической дуге от давления газа. Чем больше молекул в газовой плазме, тем больше переносчиков заряда — ионов — и тем больше ток. Увеличить число ионов можно повышением давления в области дугового разряда.

В реальных плазменных установках ток не намного превышает ток обычных дуговых сварочных аппаратов. Несмотря на это, удается получать тепловую энергию с очень высокой плотностью, сосредоточенную в узком факеле плазмы. Движение частиц ионизированного газа в большой степени упорядочено, они вылетают из сопла со скоростями порядка километров в секунду.

Если разрезается металл, то он служит вторым анодом и ионы рабочего газа приобретают дополнительную энергию, разгоняясь в электрическом поле. При попадании на металл, ионы газа сообщают ему энергию и скорость в направлении своего движения. Расплавленный металл выдувается из разреза. Поверхность реза получается очень ровной, если горелка и деталь закрепляются в станке.

Плазмотрон (горелка) постоянно избавляется от тепла дуги за счет расхода поступающего рабочего газа. Без этого она практически сразу же расплавилась бы от экстремально высокой температуры.

Конструкция горелки

Плазмотрон устроен, как показано на рисунке:

Он состоит из корпуса и внешнего кожуха, внутри которых находится еще несколько деталей. Это сопло — анод, стержень — катод, штанга для удержания катода и подвода к нему тока. Штанга изолирована от корпуса и, во всяком случае от анода.

В плазмотроне имеется два штуцера: в один подается рабочий газ, который участвует в горении дуги, а в другой штуцер подается защитный газ. Защитный газ необходим для работы горелки в режиме сварки и наплавки металла.

Наиболее мощные плазменные резаки используют вместо защитного газа, или в дополнение к нему, водяное охлаждение сопла. Такие горелки используют для раскроя толстых листов различных металлов. Общий принцип работы всех плазмотронов остается неизменным и повторяет схему на рисунке. Дуга поджигается импульсом высокого напряжения.

Катоды изготавливают из тугоплавкого вольфрама, который легируют гафнием. Гафний имеет необходимую работу выхода, и обеспечивает больший ток эмиссии, чем простой вольфрам. В процессе работы катод изнашивается незначительно, но все же изнашивается, поэтому положение штанги может меняться, для подачи к соплу невыработанной части катода.

Горелка достаточно компактна и может иметь ручное исполнение.

Источники питания

Катод подключается к отрицательному полюсу источника питания, а анод — к положительному. Анод нагревается сильнее катода, поэтому он сделан массивным из чистой меди. При резке тонких листов или неметаллических материалов второй анод (то есть, сама деталь) не используется.

Параметры источника напряжения для дуги приблизительно совпадают с традиционным сварочным аппаратом постоянного тока, но в данном случае напряжение может быть выше. Ток можно регулировать в очень широких пределах, от долей ампера до сотен ампер. В качестве источника напряжения используют стабилизированный по току или напряжению инверторный преобразователь на IGBT-транзисторах.

Рабочий газ подается из баллона или от компрессора (воздух) через редуктор. Давление на входе в горелку плазмотрона имеет величину около 1-2 бар. Давление защитного газа имеет примерно такую же величину. Он не участвует в работе горелки, но может быть использован для ее охлаждения или создания защитной атмосферы при сварке или наплавке.

Как работают плазменные резаки?

Невероятная прочность металла сделала его идеальным материалом для производства многих вещей, от которых мы все зависим как в производстве, так и в повседневной жизни. Однако его сила может также удвоиться как слабость, потому что его нелегко формовать, резать или манипулировать. Плазменные резаки призваны помочь в решении этой задачи.

Что такое плазменный резак?

Плазменный резак посылает электрическую дугу через газ, проходя через суженное отверстие. Используя сильное тепло, плазменные резаки повышают температуру газа и переводят его в четвертое состояние материи, называемое плазмой. В сочетании с совместимым плазменным резаком этот инструмент может проходить через такие металлы, как сталь, алюминий, латунь и медь, практически без сопротивления. Этот острый процесс сварки позволяет получить более четкие, четкие линии и более прочную конструкцию.

Совершенствование производственного процесса

Плазменные резаки необходимы в обрабатывающей промышленности, от строительных компаний и автомастерских до слесарей. По мере развития технологий менялись и дизайн, и возможности этого инструмента. Плазменные резаки и горелки обычно делятся на две категории: ручные и машинные.

Ручные резаки универсальны и часто портативны, что делает сварочные работы более удобными. Они обеспечивают высокую силу тока при резке, но обычно используются при обработке легких металлов для обрезки лишнего материала.

С другой стороны, механизированные плазменные резаки используются для крупномасштабных работ. Они включают в себя больше функций и используются вместе с раскройными столами. Эти системы не могут быть легко перемещены, так как для их работы требуется более мощный источник питания. Выбор между механизированным или ручным резаком зависит от размера, формы и толщины материала, который необходимо разрезать.

Столы для резки с ЧПУ включают программное обеспечение, которое можно запрограммировать для выполнения сложных конструкций.

Газокислородная горелка, вариант

Машины для газокислородной резки также используются в механической обработке и производстве для резки твердых материалов. Эти машины работают с использованием пламени кислорода / топливного газа для предварительного нагрева стали до температуры воспламенения. Затем на металл направляется мощная струя кислорода, вызывая химическую реакцию с образованием оксида железа, также известного как шлак. Затем струя удаляет шлак из разреза.

Ручные резаки, также называемые газокислородными резаками, также используются для резки твердых материалов, таких как металл, и используются чаще, чем режущие машины. Резаки используются для резки толстой стали и нержавеющей стали и хорошо подходят для работ по сносу.

Engineering.com отмечает, что в некоторых случаях предпочтение отдается кислородному топливу. Он не требует сжатого воздуха или источника электроэнергии, что делает эти фонари очень портативными. Кроме того, кислородно-топливные горелки легче режут более толстые стальные детали, чем плазменные. Обычный ручной газокислородный резак может резать листы толщиной до 12 дюймов. Однако он может резать только сталь и другие черные металлы, потому что он основан на окислении.

Плазменные резаки, тем временем, могут резать материалы быстрее, чем кислородно-топливные горелки. Они также не используют газ или открытое пламя, что делает их потенциально более безопасными. Каждый тип имеет свои преимущества для определенных видов работ.

Узнайте больше о ресурсах и услугах Grainger в области металлообработки и механической обработки.

Документ без названия

Как работает плазменный резак?

Плазменный резак работает за счет высокоскоростного потока ионизированного газа, известного как плазма, для точного и эффективного плавления и разрезания металла. Это достигается пропусканием электрического тока через газ, такой как воздух или азот, который ионизирует газ и создает поток плазмы. Затем поток плазмы направляется через маленькое сопло на металл, который плавится и прорезает материал.

Что такое плазменный резак?

Плазменный резак — это инструмент, который использует поток газа под высоким давлением для резки металла. Поток газа создается электрической дугой между двумя электродами, создавая ионизированные частицы, называемые плазмой. Он помогает вырезать чистые и прямые линии в старых автомобилях или зданиях, выкручивает болты, не повреждая поверхность под ними, и многое другое!

Максимальная высота некоторых плазменных резаков составляет шесть с лишним футов, что позволяет легко добраться до более высоких мест. Некоторые строители используют их вместо пил для резки деревянных балок! Довольно впечатляющие вещи, если подумать.

Как это работает

Как было сказано ранее, плазменный резак использует электрическую дугу для производства частиц ионизированной плазмы. Это делается путем нагнетания сжатого воздуха через узкий канал. Ух! Образовавшийся газовый поток (плазма) направляется на металл, который вы хотите разрезать, и он прорезает его насквозь. Пригоревший металл можно удалить, поддев или соскоблив шпателем.

Плазменная резка хорошо подходит для металлических деталей, которые ровно помещаются на вашем столе, и когда металлическая деталь удерживается устойчивой поверхностью, столом или зажимами. Но вам может понадобиться дополнительная подготовительная работа, если линии разреза не идут по прямой линии и кривым, потому что зажимное давление хорошо работает только с кривыми.

Плазменный резак проходит сквозь металл, одновременно расплавляя его, оставляя грубый срез. Вам нужно будет сгладить края и очистить порез, прежде чем использовать его. Это как с ножовкой!

После того, как ваши металлические детали будут разрезаны, на их поверхностях появятся следы ожогов и другие дефекты; плазменная резка никоим образом не предназначена для «украшания» металла. Он идеально подходит для грубой резки и отлично подходит для резки металла с минимальной подготовкой, но если вы хотите, чтобы ваши разрезы выглядели так, как будто они были сделаны машиной, а не плазменной дугой, вам потребуется больше подготовки.

Типы плазменных резаков

Существует два основных типа плазменных резаков; постоянный ток (DC) и инвертор.

Плазменные резаки, использующие постоянный ток, производят ограниченную дугу с высокой силой тока, что означает, что металлу трудно нагреться настолько, чтобы расплавиться. В результате резки получаются грубыми, но если вам не хватает времени и вы хотите сэкономить деньги на топливе и электричестве, этот резак может быть для вас!

Инверторные плазменные резаки производят более длинную дугу, которая достигает около 150 тысяч градусов по Фаренгейту (65 тысяч градусов по Цельсию). Этот тип лучше подходит для прямого реза металла, потому что он нагревает металл быстрее, чем постоянный ток. Это означает, что вам придется выполнять меньше подготовительных работ перед использованием резака, и вам не придется долго ждать, пока будет сделана резка.

Как пользоваться плазменным резаком

Если вы когда-либо резали ножовкой, вы уже знаете основы использования плазменного резака! Важно убедиться, что ваша металлическая деталь устойчива и ровна, удерживается зажимами или другими средствами. Плазменные резаки должны иметь возможность быстро нагреваться и могут перегреваться, если они не находятся в непосредственном контакте с металлической деталью.

Затем убедитесь, что ваш плазменный резак в хорошем состоянии. Проверьте блок питания на наличие перегоревших предохранителей и замените отсутствующие. Проверьте воздушный насос, убедившись, что он дует достаточно сильно, чтобы образовалась хорошая дуга.

Когда ваш резак будет готов, поместите его на металл так, чтобы он находился под хорошим рабочим углом (обычно около 45 градусов). Подключите его и включите воздушный насос и подачу напряжения. Затем включите плазменную дугу! Удерживая нажатой спусковую кнопку и проходя через металл, вы должны увидеть форму линии разреза прямо перед вашими глазами.

При выполнении длинных резов может потребоваться несколько раз остановить и переместить плазменный резак. Не волнуйтесь, и это все нормально! Если у вас есть ручной воздушный шланг и регулятор подачи воздуха, удерживайте нажатой кнопку триггера в течение нескольких секунд, прежде чем перемещать ее к новой линии разреза. Таким образом, вам будет легче начать снова, потому что там, где вы только что резали, останется небольшое количество горячего металла.

Безопасность и техническое обслуживание

Плазменные резаки требуют минимального обслуживания, так что вы можете обойтись без такого оборудования для обеспечения безопасности, как бензиновая пила. Если вы находитесь в ограниченном пространстве, наденьте защитные очки и перчатки. Вы также должны убедиться, что ваша металлическая деталь устойчива и ровна, прежде чем проходить через дугу; в противном случае вы можете подвергнуть себя или других опасности.

Если вы хотите разрезать листовой металл или другие материалы, которые не могут сами себя поддерживать (например, старые алюминиевые окна), лучше всего использовать зажимы или что-то подобное, чтобы надежно удерживать их на столе.

Если вы новичок в плазменной резке, обратитесь к своему инструктору или другому специалисту за советом по правильному использованию плазменной резки.

Часто задаваемые вопросы о плазменном резаке

Какой плазменный резак лучший на рынке?

Плазменный резак необходим для больших резов или резки металла, слишком большого для ножовки. С помощью этого инструмента вы можете делать чистые разрезы в металле, которые будут точными и не будут занимать много места.

Какой газ вы используете для плазменной резки?

Для работы плазменного резака не требуется особого газа. Все, что вам нужно сделать, это подключить его и включить переключатель, чтобы использовать технологию электрической дуги, чтобы начать резку металла.

Сколько стоит плазменный резак?

В США плазменные резаки обычно стоят от 500 до 3000 долларов. Поначалу может показаться, что это много, но вы быстро вернете свои деньги, если будете резать много металла или вам нужно будет делать большие пропилы. Вы можете ознакомиться с доступными расходными материалами для плазменной сварки и выбрать их в соответствии с вашими потребностями.

Как плазменный резак создает плазму?

Электрическая дуга используется для плавления металла в плазменном резаке. Дуга нагревает металл примерно до 65 000 градусов по Фаренгейту, плавя его и удаляя любые примеси, вызывающие ржавчину.

Можно ли использовать плазму для резки металла?

Да! Плазменный резак позволяет легко резать металл, потому что он быстро нагревается, плавится и остывает. Вы можете использовать этот метод для создания длинных путей, если вы можете быстро добраться из одного места в другое.

Какой толщины можно плазменной резки металла?

Плазменный резак должен резать все, что имеет толщину менее 2 дюймов. Вы можете прорезать более толстые материалы, используя вспомогательный материал, или выполнить рез в два этапа.

Нужно ли мне оборудование для обеспечения безопасности?

Надевайте защитные очки и перчатки, если работаете в небольшом пространстве или рядом с другими людьми. Вы должны носить защитное снаряжение, если вы работаете с подключенными к сети электрическими инструментами.

Больно ли плазменной резки?

Нет! Когда вы используете электроинструменты и чувствуете боль, это хороший знак. Это означает, что инструмент хорошо выполняет свою работу и выделяет достаточно тепла, чтобы очистить металл.

Плазменная резка на переменном или постоянном токе?

С источником питания переменного тока можно использовать плазменный резак постоянного тока, но он не нагревается настолько, чтобы быть в безопасности. Для достижения наилучших результатов используйте плазменный резак переменного тока. Чтобы узнать больше о результате, прочитайте наш другой блог Как получить больше результатов от ваших плазменных резаков

Могу ли я использовать плазменный резак для нержавеющей стали?

Да! Плазменный резак может резать менее реактивные материалы, такие как нержавеющая сталь, которые не являются «нержавеющими».

Насколько большой разрез может сделать плазменный нож?

Как и другие инструменты, используемые профессионалами для резки металла, плазменным резакам нужно только проколоть поверхность материала, прежде чем он быстро нагреется и расплавится.

Нужен ли воздушный компрессор для плазменной резки?

Достаточно обычного воздушного компрессора или даже переносного воздушного шланга. Убедитесь, что это не слишком сильно!

Использует ли плазменная резка дугу?

Да. Плазменный резак позволяет легко резать металл, потому что электрическая дуга между электродами на конце инструмента выделяет много тепла. Этот метод эффективен, потому что вам не придется ждать определенных газов или заправлять инструмент между разрезами.

Рекомендуется ли плазменная резка для домашнего использования?

Да! Если это не плазменный резак, вы не найдете сварочного аппарата, который может резать металл так же быстро и эффективно, как плазменный резак. Вам не придется беспокоиться о резке металла дома, если у вас есть один из них.

Сколько фунтов на квадратный дюйм необходимо для работы плазменного резака?

При определенном усилии плазменный резак может разрезать металл, но не слишком сильно. Используйте плазменный резак постоянного тока с давлением около 150 фунтов на квадратный дюйм (для сравнения, обычный цеховой вакуум составляет около 90 фунтов на квадратный дюйм).