Плазменная резка делает возможным раскрой металлов и сплавов с высокой температурой плавления. Высокотехнологичный метод термообработки характеризуется производительностью, отличается точностью и скоростью выполнения, что объясняет спрос на него в разных областях промышленности. Популяризации помогли другие плюсы способа, такие как экономическая целесообразность и пригодность для производства деталей со сложной геометрией.
Специфика процесса
Тип используемой при раскрое газовой смеси зависит от вида сырья, которое предстоит разрезать:
- стальные и алюминиевые заготовки – сжатый воздух;
- алюминиевые листы – плазма из водорода и азота в среде воздуха под давлением;
- коррозионно-стойкая сталь, медь, бронза, латунь, титан и алюминий – азотная смесь;
- толстолистовая коррозионно-стойкая сталь и алюминий повышенной толщины – плазма из аргона и водорода в азотной среде;
- конструкционные углеродистые стали – кислородная смесь.
Плазменная резка металлов осуществляется на станках стационарного типа или переносных установках разных модификаций. Первый вариант встречается на производствах в разных промышленных сферах, второй — предназначен для раскроя в «полевых» условиях. Портативные станки снабжены механизированными плазмотронами или ручными горелками.
Технологический процесс
В качестве аппаратов, которые создают поток плазмы, применяются трансформатор или инвертор. Среди достоинств первого:
- продолжительность рабочего цикла;
- надежность;
- устойчивость к скачкам напряжения;
- длительный срок эксплуатации;
- пригодность к раскрою металла повышенной толщины.
Минусы:
- вес;
- стоимость;
- энергозатратность;
- ограниченный КПД.
По КПД инверторы опережают предыдущий вариант на 30%. Они гарантируют стабильность горения дуги, управлять этими устройствами легче. Весят инверторы немного, при покупке обходятся дешевле. Минус: плазменная резка металлов повышенной толщины на этом оборудовании невозможна.
Роль резака выполняет струя плазмы из нагретого до предельно высоких температур ионизированного газа. Последовательность выполнения операций в технологическом процессе такова:
- Источник создания струи включают в сеть.
- Ток направляется в плазморез, в результате чего в газовой смеси возникает первичный электрический разряд и зажигается дуга.
- В завихритель плазматрона подается воздушная струя. Под влиянием вихревого потока начинается разогрев ионизированного воздуха. Возникает электродуга, которая может резать металл.
- Если резке подвергается сырье с высокими показателями электропроводности, подключаются зажимы массы. В результате замыкание электродуги происходит напрямую на раскраиваемом объекте.
По завершении обработки дугу выключают. Излишки, образовавшиеся по краям разрезанного материала, удаляют посредством обдува изделия воздушной струей.
Промышленные станки осуществляют термообработку газовой струей или при помощи плазмотрона. Оборудование производственных агрегатов модулем ЧПУ делает возможным как прямолинейный раскрой листов металла, так и изогнутую резку. Второй вариант подходит для создания контуров разной геометрии.
Виды раскроя
Плазменная резка металлов подразумевает разные методики обработки сырья: воздушно-плазменный, газо-плазменный и лазерно-плазменный.
Два первых способа раскроя принципиально похожи. Плазменная резка осуществляется при помощи электродуги в комплексе со струей ионизированного разогретого газа. Отличаются методики только рабочими средами, в качестве которых могут быть использованы воздух, газ или водяной пар. При толщине заготовки свыше 20 см применяются комбинированные аппараты.
Лазерно-плазменный способ раскроя — сочетанная методика металлообработки. Вариант применим для резки тонкостенных листов (до 6 мм), а также при повышенных претензиях к точности реза. В других ситуациях используется плазменно-дуговой раскрой.
Исходя из типа применяемой в процессе раскроя рабочей среды, металлообработка плазмой делится на следующие виды:
- простая (с применением воздушной смеси, защитная среда не используется): применима для обработки низколегированной и низкоуглеродистой стали, толщина материала не должна превышать 1,6 см;
- плазменная резка, предусматривающая использование защитного газа, образующего барьер вокруг электродуги: подходит для сырья с высокими требованиями к качеству реза;
- с применением воды, которая не только защищает металл, но и снижает температуру в рабочей зоне.
При необходимости выполнения раскроя плазменной струей и лазерным лучом производство оборудуют станками с числовым-программным управлением. Механизмы этого типа поддерживают работу с обеими технологиями.
Обрабатываемые материалы, применяемые газы
Плазменная резка используется для обработки такого типа сырья, как:
- алюминий;
- сталь;
- тугоплавкие материалы;
- металлы и сплавы, в составе которых нет железа (цветные).
При обработке значение имеет плазмообразующая среда, которая напрямую влияет на особенности происходящего по краям надреза физико-химического процесса.
Механизмы действия используемых при обработке газов:
- пусковой – воспламеняет плазму;
- режущий – формирует электрическую дугу, вследствие чего поверхность реза очищается от плавящегося металла;
- вихревой – обеспечивает качественный срез благодаря охлаждению и повышению насыщенности струи.
Пусковыми и вихревыми характеристиками обладают кислород, водород, воздух, аргон, азот и смеси на основе этих газов. При выборе газообразного вещества за основу берут необходимое качество кромки, допустимость использования машинного способа, скорость выполнения задания и цену металлообработки. Ряд материалов не подходит для раскроя в среде, создаваемой теми или иными газами. К примеру, для титана смесь на основе азота и водорода не применяется.
Достоинства и недостатки методики
Плазменная резка получила распространение вследствие внушительного количества преимуществ технологии. Особую ценность представляют такие плюсы металлообработки, как:
- методика подходит для разных материалов, в том числе цветных и тугоплавких металлов;
- во время раскроя в окружающую среду и дыхательные пути рабочего не попадают вредные вещества;
- плазменная резка — высокопроизводительный способ металлообработки;
- технология не сопряжена с опасностью взрыва газа;
- современное оборудование гарантирует высокую точность реза без свойственных других методикам дефектов;
- допустимость раскроя заготовок любой толщины без потери качества и скорости выполнения задачи;
- нет надобности в предварительной термообработке сырья, подлежащего резке, что минимизирует временные затраты;
- возможность получать рез любой геометрической формы;
- экономичность методики, вследствие практически безотходного производственного процесса;
- доступны разные подходы к обработке материала (под углом, перпендикулярно к заготовке и т.д.), что делает возможной резку металлопроката с шириной листа выше среднего;
- адаптивность методики делает ее подходящей для реализации разного рода задач и проектов.
К минусам технологии относится невозможность параллельного применения нескольких резаков. Предельная толщина реза составляет 100 мм. В перечне недостатков стоимость оборудования. Дорого обходятся не только стационарные промышленные станки, но и обычные ручные устройства. Учитывая скорость поступления газа в зону обработки, процесс сопряжен с повышенным уровнем шума. Кроме того, механизмы для плазменной резки требуют техобслуживания.
Цена плазменной резки
| Толщина | Длина контура до 100м | От 100 до 500 м | От 500 до 1000 м | Стоимость 1 врезания |
|---|---|---|---|---|
| 0.8 мм | 53 руб. | 33 руб. | 36 руб. | 3 руб. |
| 1 мм | 53 руб. | 33 руб. | 36 руб. | 3 руб. |
| 1.5 мм | 54 руб. | 37 руб. | 40 руб. | 3 руб. |
| 2 мм | 56 руб. | 41 руб. | 45 руб. | 3 руб. |
| 2.5 мм | 61 руб. | 49 руб. | 54 руб. | 3 руб. |
| 3 мм | 72 руб. | 56 руб. | 61 руб. | 3 руб. |
| 4 мм | 82 руб. | 62 руб. | 68 руб. | 4 руб. |
| 5 мм | 97 руб. | 72 руб. | 78 руб. | 4 руб. |
| 6 мм | 122 руб. | 82 руб. | 87 руб. | 4 руб. |
| 8 мм | 167 руб. | 102 руб. | 112 руб. | 4 руб. |
| 10 мм | 217 руб. | 139 руб. | 182 руб. | 7 руб. |
| 12 мм | 267 руб. | 172 руб. | 207 руб. | 7 руб. |
| 16 мм | 457 руб. | 307 руб. | 337 руб. | 12 руб. |
| 18 мм | 557 руб. | 457 руб. | 500 руб. | 12 руб. |