В настоящее время [установка плазменной резки] различных металлов применяется при первичной обработке деталей.
Технология обработки металла выбирается в зависимости от его характеристик.
В машиностроительной отрасли используется широкая линейка обрабатывающих центров и станков с ЧПУ. С их помощью производятся детали и узлы различного назначения.
Значительную долю в объеме всех работ по металлообработке занимает раскрой металлического листа на заданные фрагменты.
При выполнении таких операций важно не только вырезать деталь в полном соответствии с шаблоном, но и оптимально использовать всю площадь металлического листа.
Содержание:
Принцип действия плазмореза
Резка металлических сплавов и других материалов с использованием плазмы выполняется на специальной установке, которая называется плазморез.
Надо напомнить, что плазма – это одна из форм существования материи. В окружающей человека среде материальные объекты представляются в твердом, жидком или газообразном состоянии.
Плазма – это четвертое состояние, которое характеризуется высокой температурой.
Установка для плазменной резки создает поток ионизированного воздуха высокой температуры, который и разрезает заготовку.
Рабочая температура этого потока достигает величин от 5000 до 30000 градусов.
Установка состоит из следующих элементов:
- источник питания;
- компрессор;
- плазматрон.
Источником питания служит либо трансформатор, либо инвертор. Используя трансформатор, можно резать заготовки большой толщины.
Он без потерь переносит перепады напряжения электрической сети. При этом у него большой вес, низкий КПД и высокая цена.
Инвертор дешевле, экономичнее и значительно легче. У инверторного устройства более высокий КПД по сравнению с трансформатором.
Компактная конструкция позволяет использовать инверторные установки в комплексах с ЧПУ, неудобных и труднодоступных местах.
Сегодня промышленностью выпускается широкая линейка инверторных установок для резки металла с помощью плазмы.
Компрессором в плазморез подается воздух или определенный газ.
Воздух подается под высоким давлением, которое обеспечивает вихревую форму струи.
Плазматрон является основным элементом плазмореза и представляет собой резак, который состоит из следующих элементов:
- колпачок;
- охладитель;
- сопло;
- электрод.
При подаче напряжения и поджиге дуги возникает поток воздуха, который имеет высокую степень ионизации.
Присутствие ионов превращает воздух из изолятора в проводник электрического тока. При этом формируется электрическая дуга.
Под действием дуги локально разогревается заготовка, металл плавится и образуется рез.
Особенности технологии
В промышленном производстве используются плазморезы непосредственного и опосредованного воздействия. Установка резки плазмой первого типа используется для обработки металла.
При этой схеме в качестве второго электрода выступает сама металлическая заготовка. Такая установка носит название плазменно-дуговой.
Когда выполняется резка непроводящих электричество материалов, то плазма образуется с помощью встроенного электрода. Установка этого типа называется плазменно-струйная.
Видео:
Цена данной установки выше, при этом ее функциональные возможности значительно шире. На плазморезах с ЧПУ используются оба способа резки.
Если посмотреть на плазменную резку металла через призму физики процесса, то она работает точно так же, как и дуговая. Но при этом привычные электроды не используются.
При этом надо учитывать, что эффективность применения плазменной резки определяется толщиной обрабатываемого материала.
Предельные величины имеют следующие значения:
- алюминиевые сплавы — 120 мм;
- медь и бронза — 80 мм;
- сталь и сплавы — 50 мм;
- чугун — 90 мм.
Раскрой заготовок на установках с ЧПУ выполняется после разработки программы и точной настройки режима резки.
При всех положительных качествах этого способа резки, цена заготовки должна быть минимальной.
Точность и быстрота резки
Обычная резка листового металла по заранее заданному контуру выполняется на больших скоростях и требует расхода электроэнергии по минимуму.
Для ручных установок плазменной резки скорость реза должна быть не более 6000 мм в минуту. На плазматронах с ЧПУ скорость реза, как правило, ниже.
Видео:
И в первом, и во втором случае важно, чтобы качество реза соответствовало требованиям стандартов, отраслевых норм и технических условий.
Одним из критериев оценки качества является конусность реза.
В зависимости от толщины заготовки и класса установки этот показатель может колебаться от 3 до 9 градусов. Идеальный рез не имеет отклонений.
Раскрой металлов
При раскрое металлов и сплавов режим резки выбирается в зависимости от конкретных условий.
Когда режется лист из нержавеющей стали, рекомендуется использовать азот или его смесь с аргоном.
Если применить сжатый воздух, это может повлиять на химические характеристики стали.
Плюс к этому нержавейка чувствительна к влиянию переменного тока.
Учитывая эти обстоятельства, резка стальных заготовок выполняется плазменно-струйным способом.
Плазменная резка алюминиевых сплавов при толщине заготовки до 70 мм выполняется с использованием сжатого воздуха.
Если толщина листа больше 100 мм, то применяется смесь аргона и водорода.
Аппараты плазменной резки
По своей конструкции установки для плазменной резки металла подразделяются на стационарные и переносные.
Следующим отличием при классификации установок является способ пространственной ориентации заготовок в пространстве.
Установки бывают следующего типа:
- портальные;
- портально-консольные;
- шарнирные.
Конструкция портальной установки по своей компоновке похожа на конструкцию фрезерного станка с ЧПУ подобного типа.
Металлический лист для резки фиксируется под ходовую часть портала. Портал перемещается на роликах по опорным элементам в продольном направлении.
Плазменный резак, который установлен на портале, имеет степень свободы в поперечном направлении.
На портально-консольной установке лист материала крепится непосредственно под консолью, на которой расположена плазменная горелка.
Цена такой установки бывает ниже, чем у станка другой конструкции.
Видео:
Установка шарнирного типа получила свое наименование потому, что плазменная горелка в ней расположена на специальной шарнирной раме.
На консоли крепится копир, по которому выполняется вырезка детали. В процессе плазменной резки образуется дым и пыль.
Для того чтобы удалить их за пределы производственного помещения, используется местная вытяжка. Система вентиляции должна оборудоваться в цехе по раскрою металла в обязательном порядке.
Плюсы и недостатки плазменной резки
Если сравнивать с другими способами раскроя листового металла, то плазменная технология обладает некоторыми преимуществами.
Первое, что следует отметить, высокую производительность.
Из этого следует и оптимальная цена изделия, которая складывается из нескольких составляющих – экономия энергии, оптимальное использование металла и высокая точность изделий.
Видео:
К недостаткам следует отнести ограничения по толщине обрабатываемого металла. К минусам также относится и цена некоторых установок с ЧПУ.
Несмотря на эти ограничения, плазменная резка используется и в производственных целях, и в бытовой сфере.
