Плазменная резка – реальная техника или фантастическое оборудование?

Одним из популярных видов обработки металла является его резка. Существует множество способов получить требуемую форму из цельного листа, но в этом материале рассмотрим принцип работы плазменной резки.

Плазменная резка. Фактически – золотая середина. Преимущества резки металла плазмой сочетают в себе все перечисленные технологии. Главное достоинство – нет ограничений по типу обрабатываемого материала. Разве что по толщине.
плазменная резка металла

  • алюминиевые сплавы 120 мм
  • медные сплавы 80 мм
  • сталь 50 мм
  • чугун 90 мм

Оборудование бывает разное – от промышленного до бытового, так что технология доступна всем. Рассмотрим ее подробнее.

Плазменная резка металла – принцип работы

В качестве резца выступает двухкомпонентная среда:

  • Электрическая дуга, работающая по классической схеме – разряд между катодом и анодом. Причем в качестве анода может выступать сам материал, если он является проводником.
  • Газовая дуга. Нагреваясь под воздействием электрической дуги (температура достигает 25000º С), газ ионизируется и превращается в проводник электротока.

Принцип работы плазменной резки подробно показан в этом видео.

В результате образуется плазма, которая подается под высоким давлением в зону реза. Эта раскаленная струя газа буквально испаряет металл, причем только в рабочей зоне. Несмотря на то, что температура плазменной резки измеряется десятками тысяч градусов, воздействия на пограничную зону практически нет.

Важно! Правильно выбранная скорость, позволяет получить очень узкий разрез без повреждения края материала.

Источник плазменной резки – плазмотрон.
плазменная резка металла
Его задача зажечь дугу, поддерживать рабочую температуру, и выдуть из зоны реза расплавленный металл. Поскольку плазморезы предназначены для обработки любых твердых материалов, включая диэлектрики – образование электрической дуги производится двумя способами:
слева резак прямого действия, справа косвенного
На рисунке а) изображены резак прямого действия. Катодный узел (8) вместе с закрепленным катодом (6) являются одним из электродов. В качестве второго электрода (анода) выступает обрабатываемая деталь (4) – металл, обладающий хорошей электропроводимостью.

К нему подводится питающий кабель плазмотрона. Наконечник плазменной резки (5) в данной схеме выполняет роль корпуса. От отделен от катода изолятором (7). Газ подается внутрь по штуцеру (1) и формирует струю плазмы, состоящую из электрической (2) и газовой (3) дуги.

На рисунке б) изображен резак косвенного действия. Основные элементы такие же, как и на резаке прямого действия, за одним исключением. Анодом является наконечник (5), на который подается питание. Электрическая дуга (2) возникает между ним, и катодом (6).

Газ, проходя через электрический разряд, раскаляется и превращается в плазму (3). Далее происходит разрез по такой же схеме: материал (в данном случае диэлектрик) испаряется, и выдувается из зоны реза давлением плазмы-газа.

Важно! При таком способе обработки, нагревается не только материал, но и рабочий элемент плазмореза. Поэтому в некоторых моделях предусмотрено воздушное или жидкостное охлаждение катода.

Эта технология продлевает срок службы недешёвого узла.
схема работы плазменной резки
В зависимости от используемой среды, существуют различные виды плазменной резки:

  • Азотно-воздушный. Используется атмосферный воздух, состоящий в основном из азота). Или же применяется чистый азот, что несколько расширяет возможности плазмореза.

    При таком способе есть ограничения – толщина металла не может превышать 10 мм. Можно резать мягкие виды стали. Фактически, техника работы такая же, как у обычного кислородного резака.

    Только качество обработки на порядок выше. Заусенцев, наплавов или шлаков не образуется, а ширина реза не превышает 1 мм.

  • В защитной среде. Используется инертный газ, способный образовывать плазму. Кромка рабочей зоны изолирована от атмосферы (особенно от кислорода, образующего окислы при высокой температуре).

    Качество обработки позволяет выполнять особо точные задачи, без влияния на структуру металла.

  • Водная среда. Жидкость подается в зону работы, и выполняет не только функцию охлаждения, но и поглощает паразитные испарения.

Установка плазменной резки – компоненты и параметры

Основной элемент – сопло

От его параметров зависит точность и качество обработки материала.
сопло плазменной резки
В корпусе закреплены: электрод с катодным узлом, механизм подачи газа под давлением, и закрутки воздушного потока. От проработанности конструкции зависит, насколько концентрированной получится плазма на входе в сопло.

Кожух удерживает сопло и позволяет фокусировать поток плазмы, в зависимости от типа и толщины обрабатываемого материала. Сопло плазмореза изготавливается из особо прочных и термостойких материалов, как правило, применяются минералы или драгоценные камни.

Промышленный станок плазменной резки металла видео.

Основной параметр – длина рабочего отверстия (от этого зависит скорость работы). Однако увеличение размера сопла приводит к возрастанию стоимости.

Электрод

Самая уязвимая часть в установке плазменной резки. На него ложится вся температурная нагрузка. Это расходный материал – он подвержен износу. Наиболее долговечный материал (при разумной стоимости) – гафний.

Компрессор

Этот узел напрямую не участвует в процессе, однако без него работа плазмореза невозможна в принципе. Воздух или газ, благодаря которому образуется плазма, подается именно с помощью компрессора. Учитывая огромное давление плазмы, производительность этого узла должна быть соответствующей.
компрессор для плазменной резки металла
Кроме того, в состав компрессора входят тонкие фильтры и осушитель воздуха. Оптимальный вариант – встроенный в плазмотрон компрессор. Тогда все параметры будут согласованы и просчитаны уже при создании комплекта. Вам не придется подбирать давление под параметры резака.

Блок питания

Разумеется, это не отдельный агрегат, подключаемый к резаку. Речь идет об общих параметрах устройства. С точки зрения подключения станка плазменной резки, важно правильно выбрать между однофазным и трехфазным напряжением. Разумеется, для домашнего применения – лучше одна фаза.

Сила тока электрической дуги. От этого параметра зависит скорость реза, и самое главное – толщина материала. Для металлов до 35 мм, вполне достаточно 50-60 ампер. Тем более, что большая мощность потребует соответствующих ТУ от вашей энергетической компании. Если вы владелец металлообрабатывающей мастерской – тогда плазморез будет трехфазным, и мощность обеспечит ток от 100 ампер.

Продолжительность непрерывного плазмообразования. По сути – это время одного сеанса, после которого требуется время на охлаждение головки. Величина измеряется в % отношения работа/отдых. Чтобы не запутаться, следует получить консультацию у продавца, и прочитать этот раздел в инструкции.

Несоблюдение режима работы приведет к очень скорой «кончине» режущего узла. А это 30% стоимости прибора.

Технология плазменной резки металла

Подразумевает не только правильность работы агрегата. Не менее важно соблюдать технику безопасности. Плазмотрон может нанести травму, вызвать пожар, и повредить не только заготовку, но и окружающие предметы. Если вы все выполняете правильно, бояться нечего.

  1. Так же, как и при проведении сварочных работ, необходимо пользоваться защитным костюмом и маской сварщика. Плазменная дуга является мощным излучателем ультрафиолета, поэтому без защиты глаз можно серьезно повредить зрение. Все открытые части тела должны быть покрыты плотным материалом, иначе можно получить ожог, аналогичный солнечному. Такой «загар» очень вреден и болезненно переносится.
  2. Важно поддерживать плазмотрон в чистом и исправном состоянии.

    плазмотрон
    Влажные элементы конструкции, или провода, могут привести к утечке рабочего тока. Перед началом работ необходимо проверить надежность электрических контактов, соединения всех элементов между собой. Особенно это касается устройств с подачей воздуха высокого давления.

  3. Учитывая дороговизну рабочего сопла, его не следует подвергать механическим нагрузкам. Не следует обстукивать его молотком для очистки, ронять или ставить на него тяжелые предметы.
  4. Выдерживая режим непрерывной работы, старайтесь не выключать дугу для кратковременного перерыва. Например, при переносе резака к новой рабочей точке. Каждый запуск плазмы снижает ресурс устройства.
  5. таблица режимов плазменной резки

  6. Правильно выставляйте рабочий ток. Кроме экономии ресурса, вы сможете получить качественную кромку реза. Избыточная его величина приведет к появлению заусенцев, металл будет деформироваться. Рекомендуется выполнить несколько пробных разрезов, чтобы подобрать величину тока.

Самодельный плазморез с ЧПУ управлением — видео.

Что в активе?
Сделав выбор в пользу плазменной резки металла, владелец получает следующие преимущества:

  • Нет ограничений по материалу, особенно при использовании плазмореза косвенного действия
  • Высокая скорость обработки материала
  • Возможность получить деталь любой формы, в том числе высокохудожественные изделия
  • вырезано плазморезом в металле

  • За счет прямолинейности плазменной струи, можно выполнять разрез под углом, отличным от 90° по отношению к плоскости
  • Возможность обработки листов большой толщины – до десятков сантиметров
  • Относительная экологичность при выполнении работ – что особенно важно в домашних условиях, в отсутствии промышленной вентиляции
  • Работа начинается сразу после включения плазмотрона – предварительный нагрев заготовки не требуется
  • Нет необходимости использовать огнеопасный газ, поэтому работа с плазморезом относительно безопасна.

Итог:
Мы рассмотрели принцип плазменной резки металла плазмотроном, разновидности оборудования и способы его использования. Материал поможет вам выбрать подходящий комплект, и освоить технику обработки.

Плазменная резка металла видео.