Принцип работы плазменная резка: Плазменная резка металла: принцип работы плазмореза

Содержание

Устройство и принцип работы плазменного резака

Плазмотрон – базовый элемент аппарата плазменной резки

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

Составляющие плазмотрона

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

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

Электрододержатель с катодом (электродом), изготовленным чаще всего из гафния, реже – из циркония, бериллия или тория (оксиды последних могут быть токсичными или радиоактивными и наносят вред здоровью оператора, поэтому их применяют не так часто).

Дуговая камера для подачи воздушного потока.

Изоляционная втулка, разделяющая электродный и сопловый узлы.

Кожух с внешней стороны.

Кабель-шланговый пакет, соединяющий устройство с источником питания. Кабель служит для передачи тока от инвертора или трансформатора, а шланг – для транспортировки сжатого воздуха.

Роликовые упоры, головка резака, защитный колпачок также входят в конструкцию прибора, хоть и не принимают непосредственного участия в процессе.

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

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

Принцип работы

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

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

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

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

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

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

Плазменная резка металла – виды и особенности выбора оборудования

Блог

15. 09.2022
Posted by
admin

Май

Плазменная резка металла – процесс, в ходе которого оборудование генерирует сжатую плазменную дугу, проплавляющую материал и удаляющую расплав из зоны реза. Эта технология считается наиболее универсальной в плане разрезаемых металлов, диапазона толщин и скоростей реза. Но все эти возможности обеспечиваются при условии выбора качественного и производительного аппарата.

Принцип действия установки

Конструктивно оборудование для плазменной разделительной резки металлов включает следующие компоненты:

Источник питания – служит для подачи тока и напряжения для возбуждения дежурной и режущей дуги. Он может иметь крутопадающую вольтамперную или постоянную токовую характеристику.
Плазмотрон – устройство для образования и стабилизации плазменной струи. Имеет сложную конструкцию, основными элементами которой являются сопло, катод, завихритель.
Система охлаждения – предназначена для охлаждения кабелей и плазмотрона, которые подвержены чрезмерному нагреву. Установки мощностью от 100 А оборудуются водяным охлаждением, менее мощные аппараты – воздушным.
Система воспроизведения или ЧПУ (числовое программное управление) – комплекс, обеспечивающий автоматическое движение суппорта с плазмотроном по заданному специальной программой контуру.
Стол для резки (актуально для автоматических машин с ЧПУ) – представляет собой стальной настил для размещения металлопроката, который будет резаться.

Рисунок 1. Примерная схема оснащения участка по автоматической плазменной резке

Принцип работы заключается в образовании плазмы, которую плазмотрон формирует в струю направленного действия. Плазменная дуга прямого действия возникает при протекании тока от катода (неплавящийся электрод) на анод (стальную заготовку). За счет высокой плотности энергии и большой температуры (до 5000-30000 °C) плазма расширяется, что приводит к ее высокоскоростному (до 3 км/сек. ) истеканию по направлению к металлопрокату.

Струя плазмы формируется небольшим отверстием в сопле и, благодаря направленному воздействию, мгновенно нагревает металл до температуры плавления, выдувая его из зоны реза.

Рисунок 2. Принцип работы устройств

Последовательность работы с установками следующая:

Подготовка – укладка металлического листа на рабочий стол, к которому подведен «плюсовой» провод, подключенный к источнику питания. «Минусовой» провод подключен к электроду в плазмотроне. Проверка работоспособности оборудования, целостности шлангпакетов и т.д.
Поджиг дежурной дуги за счет подачи высокого напряжения и возбуждение режущей дуги при касании пилотной к разрезаемому материалу.
Прожиг металла и движение плазмотрона по заданному контуру с постоянной скоростью и расстоянием между заготовкой и соплом.

Фото 3. Процесс разделительного резания струей плазмы

Применение установок

Плазменное оборудование для резки металла направленной струей плазмы широко применяется в разных отраслях промышленности:

автомобиле-, судо-, авиастроение;
строительная промышленность;
металлообработка и изготовление металлоконструкций;
металлургия;
тяжелое машиностроение и т. д.

Фото 4. Плазменная резка в цеховых условиях

Также аппараты часто используют в небольших автомастерских, кузницах. Инверторы нередко применяют даже в быту, поскольку это эффективные устройства для разделительного резания конструкционных сталей и цветных металлов.

Виды станков

Станки для плазменной резки металла можно условно разделить на несколько категорий:

Ручные аппараты – для раскроя металлопроката вручную, где весь рабочий процесс (скорость перемещения плазмотрона, зазор между соплом и заготовкой) контролируется человеком.

Фото 6. Инверторный аппарат для ручного плазменного резания

Портативные устройства для продольного резания листов – для прямолинейного раскроя только в одном направлении. Обычно комплектуются направляющей, вдоль которой перемещается каретка с резаком.

Фото 7. Установка для прямолинейного раскроя листов «Грань»

Устройства для резки труб – специальные машины для кольцевого резания и снятия фасок при монтаже магистральных трубопроводов. Представляют собой самоходные тележки, передвигающиеся по окружности с помощью приводной цепи.

Фото 8. Машина для резания труб «Орбита-М»

Автоматические машины с ЧПУ – полностью автоматизированные установки для прямолинейного и фигурного раскроя. Рабочие параметры и контур перемещения суппорта с резаком задаются автоматически программой в зависимости от толщины и марки металла. Выпускаются в виде портальных, портально-шарнирных, шарнирных и портативных станков.

Фото 9. Портальная установка плазменной резки с ЧПУ

Стоимость станков для резки металла

Цена оборудования для разделительной плазменной резки металла зависит от рабочих параметров и функциональных возможностей:

типа – ручной или автоматический с ЧПУ;
максимального рабочего тока;
ПВ (продолжительности включения) – бытовые (до 60 %), полупрофессиональные (от 60 до 80 %), профессиональные (80-100 %).

К категории бюджетных устройств относятся инверторные аппараты для ручного резания с максимальным ПВ 60 %. Рассчитанные на более интенсивную эксплуатацию модели относятся к средней ценовой категории. Машины с ЧПУ – самые дорогие, ими обычно оснащают крупные промышленные предприятия, где налажен массовый выпуск продукции. Поэтому важно изначально определить принципы выбора и предстоящей эксплуатации станков.

Лучшие производители плазменного оборудования

Плазменная резка считается одной из самых высокотехнологичных технологий раскроя, поэтому оборудование пользуется большим спросом. Оно производится как зарубежными, так и отечественными производителями. Стоимость импортных станков очень высока, поэтому большинство фирм и крупных предприятий отдают предпочтение российским маркам.

Одной из лидирующих отечественных компаний по разработке и производству установок плазменной резки считается ООО «ПУРМ». Она выпускает все виды оборудования – от ручных инверторных и трансформаторных аппаратов до труборезов и полностью автоматизированных машин с числовым программным управлением.

Видео о применении установок:

Преимущества станков марки ПУРМ:

ориентированность на суровые условия эксплуатации;
высокая точность и чистота реза;
минимальное энергопотребление;
простое обслуживание и эксплуатация.

Как выбрать установку для резки металла?

При выборе аппарата для плазменной резки изначально нужно определиться в следующем:

Предполагаемые работы – только прямолинейный рез или с возможностью фигурного раскроя.
Производительность – ручная или автоматическая резка, наличие ЧПУ, фотокопирования.
Марки и максимальная толщина обрабатываемого материала – от этого зависит мощность и то, какой газ будет использоваться (сжатый воздух, азот, смеси на основе аргона и водорода или других газообразных веществ).

Также надо определиться с рабочими характеристиками устройства. К основным из них относится сила тока, поскольку она определяет диапазон разрезаемых толщин – чем этот показатель выше, тем толще металл можно будет резать.

ПВ (продолжительность включения) характеризует максимальные нагрузки, которые сможет выдержать оборудование – т.е. время его работы без перерывов на охлаждение. Обозначается в процентах – ПВ 80 % означает, что из 10-минутного рабочего цикла устройство может непрерывно работать на максимальных нагрузках на протяжении 8 минут. При превышении этого показателя возможен перегрев и выход из строя.

Наиболее частые поломки машин

На практике при эксплуатации плазменного оборудования чаще сталкиваются с такими проблемами:

Перепады напряжения, превышающие установленный производителем диапазон.
Физический износ узлов и механизмов, большое превышение установленного ресурса деталей.
Короткие замыкания в электросети, что ведет к выходу из строя основных управляющих плат.

Однако все эти поломки устраняются, после чего станки могут работать дальше в стандартном режиме. Единственное – нужно своевременно менять расходные материалы (катод, сопло), что обеспечит стабильную работу оборудования и высокое качество плазменной резки.

Плазменная резка, наука имеет значение

Любой, кто работает в производственном цеху или на станках, каждый день сталкивается с непрерывным потоком науки и техники. Скорости, подачи, расчеты и реакции — вы должны быть готовы с ответом, когда придет вопрос.

Это не значит, что все легко понять. Некоторые процессы были упрощены до нажатия кнопки. И, таким образом, один из самых важных вопросов — каков правильный процесс для проекта резки? — может поставить в тупик даже самых информированных операторов.

В случае такого базового, но важного процесса, как резка металла, существуют различные варианты, конкурирующие за инвестиции производителей. Компания Kerf Developments Ltd. предлагает полный спектр технологий резки — профильную резку, газокислородную резку, гидроабразивную резку и плазменную резку с высоким разрешением — предложила руководство по плазменной резке, справедливо чувствуя, что эта технология, вероятно, находится за пределами непосредственного понимания многих потенциальных пользователей.

Он начинается с режущего газа — азота, кислорода, аргона или даже чистого воздуха. Когда газ нагревается до чрезвычайно высоких температур, электроны в молекулах газа отрываются от ядра, превращая газ в плазму.

Плазменный резак направляет этот газ через миниатюрное отверстие, которое посылает электрическую дугу через газовый поток. Это нагревает газ до точки, в которой он превращается в плазму: электроны сталкиваются и высвобождают энергию, таким образом создавая очень большое количество тепла и огромную режущую способность.

Плазменная резка может использоваться для резки твердых металлов, таких как сталь, как с помощью плазменной горелки. При плазменной резке инертные газы, а также сжатый воздух продуваются при очень высоких скоростях и температурах. При нагревании газ переходит в плазменное состояние.

Это обычно называют четвертым состоянием вещества, потому что его свойства отличаются от твердых тел, жидкостей или газов. Чрезвычайно высокая температура плазмы делает ее эффективным средством для разрезания металлов. Он также движется со скоростью, достаточной для того, чтобы выдуть весь расплавленный металл из разреза.

Двумя основными типами плазменных резаков являются ВЧ-контакт и пилотная дуга.

Резак контактного типа HF обычно используется в высоковольтных высокочастотных машинах. Он ионизирует воздух в головке горелки и инициирует дугу.

В плазменном резаке с пилотной дугой слабый ток используется для создания крошечной искры высокой интенсивности внутри резака. Это создает небольшую порцию плазмообразующего газа, которая образует электрический путь прямо до головки резака. Эта дуга может быть направлена на заготовку для процесса резки.

Плазменный резак является эффективным инструментом для резки тонкого и толстого металла, а также неметаллических материалов, благодаря своей точности и остроте реза. Эта функциональность делает их идеальными для резки угловых и криволинейных рисунков на металлических листах.

Обратите также внимание на то, что современные системы плазменной резки безопасны, гибки и энергоэффективны. Их производительность выше, и они также являются экологически чистыми.

Как правило, плазма рассеивается через горелку на заготовке. Некоторые плазменные резаки управляются ЧПУ, включая встроенные резаки и столы для резки. Компьютер и различные программные приложения управляют головкой резака и обеспечивают четкие и чистые разрезы. Как правило, эти фрезы используются для неметаллических материалов, а многоосевая резка — для более толстых металлов.

В качестве альтернативы резке плазменная строжка работает по аналогичной теории. Оборудование, которое используется в обоих этих методах, одинаково, однако для строжки требуется использование резака с другой конфигурацией, чтобы поддерживать большее расстояние между резаком и заготовкой. Плазменная строжка обычно выполняется при ремонтных и сварочных работах.

Также обратите внимание, что в процессе строжки образуются искры, поэтому операторы должны носить защитное снаряжение.

Плазменные резаки набирают популярность для широкого спектра промышленных операций резки. Это сделало их более доступными. Помимо промышленных задач, любители, любители DIY и профессиональные сварочные мастерские используют плазменные резаки для своих проектов. Последние модели легкие и удобные в использовании, по сравнению с предыдущим поколением плазменных резаков, которые были тяжелее и требовали более длительного времени резки, что ограничивало их привлекательность.

Это краткое изложение плазменной резки. Остальное ваше понимание будет получено из опыта.

Дэн Озтунк — консультант по электронной коммерции.

Как работают машины плазменной резки

22
июль

Как работают машины для плазменной резки
Комментариев к записи «Как работают машины плазменной резки»

Плазменная резка — это процесс резки материала путем подачи расплавленного ионизированного газа с температурой двадцать тысяч градусов или выше через отверстие машины плазменной резки. Во время этого процесса через этот газ проходит электрический ток, создавая дугу между рабочим местом и электродом. Плазменные резаки идеально подходят для производственных проектов из-за их универсальности в сварке и подобных проектах. Вот как работают станки плазменной резки.

Станки плазменной резки: принцип их работы

Плазменный резак использует электрический ток для создания дуги из газа, который прорывается через ограниченную область. Как правило, плазменные резаки используют заводской воздух, азот, кислород или аргон. Электрическая дуга, проходящая через эти газы, повышает их температуру, создавая четвертое состояние вещества помимо твердого, жидкого и газообразного: плазму. Плазма, создаваемая электрическим током, образует дугу, которая прорезает металл.

Сопло

Плазма очень быстро проходит через сопло плазменной резки. Высокоскоростной газ проходит сквозь расплавленный металл, разрезая его, а также окружает область реза по периметру, экранируя ее.

Деталь пилотной дуги

Станки плазменной резки также содержат деталь пилотной дуги, которая ионизирует газ для создания плазмы перед переносом дуги. Другой метод — коснуться кончиком горелки вашей работы, создав искру. Эти методы не так практичны при резке с ЧПУ, которая автоматизирована.

Завихритель

Другой частью машины плазменной резки является завихритель. Это кольцо находится прямо над электродом и заставляет плазму быстро вращаться, когда она проходит через него. Часто описываемые как расходные материалы, электрод и сопло часто требуют замены.

Программное обеспечение ЧПУ

Станки плазменной резки с ЧПУ автоматизируют проецирование формы во время производственного процесса. Раньше машины использовали перфорированную ленту, чтобы проинструктировать компьютер, как что-то вырезать. В современных устройствах ЧПУ используются компьютеры, которые автоматизируют ограниченные проекты, предназначенные только для запуска машин для прожига. Некоторые даже используют персональные компьютеры, чтобы помочь с нарезкой. Однако оба метода дают одинаковое качество нарезки и скорость продукта. Вы часто размещаете вырезанные фигуры на компьютере и используете режущий станок для автоматической резки.