сварочный инвертор Плазменная резка
ЧЕСТНО.
ВЫГОДНО.
ПРОФЕССИОНАЛЬНО.
(812) 642–60–20
info@iwelding.ru
ЗАДАТЬ ВОПРОС

Качественное оборудование по лояльной цене с гарантией быстрой доставки – вот готовое решение, которое мы предлагаем Вам.

Мы готовы взять на себя все задачи по подбору, заказу, доставке сварочного оборудования и сопутствующих комплектующих от ведущих производителей. Качественное сварочное оборудование – основа для организации эффективного производства.

Полезную информацию по сварочному оборудованию можно почитать тут

Плазменная резка

   В современном машиностроении сегодня применяются самые различные материалы, начиная от черных металлов и заканчивая цветными, нержавеющей сталью и их различными сплавами. Все они требуют и разных способов обработки и резки. Такой распространенный метод, как, например, газокислородная резка, является малоэффективным способом для обработки таких материалов. Наиболее эффективна для них плазменная резка. По сравнению с другими технологиями на современном этапе она имеет массу достоинств, в том числе и высокую производительность при высоком качестве обработки металла.

   Принцип метода плазменной резки заключается в расплавлении металла потоком плазмы с высокой температурой. Для этого используется специальная установка – плазмотрон, в котором создается электрическая дуга между специальным соплом и разрезаемым металлом. Через сопло подается газ под давлением в несколько атмосфер. Под действием электрической дуги этот газ создает струю плазмы, имеющую температуру 5 – 30 тысяч градусов. Такая температура достаточна для расплавления практически любого метала или сплава. Кроме того, происходит только локальное нагревание металла в месте разреза, а расплавленный металл из него при этом удаляется потоком плазмы. Это обеспечивает большую точность и меньшую вероятность возникновения в детали лишних внутренних напряжений, а значит – полученная деталь прослужит гораздо дольше.

   Все возможности плазмотрона для плазменной резки определяются техническими параметрами его сопла, из которого подается газ для плазмы. Сопло плазмотрона может иметь различную конструкцию. Кроме подачи газа, сопло выполняет и другую функцию – для возникновения потока плазмы требуется «зажечь» газ, а сопло здесь играет основную роль. К нему подключается электрический «минус», а к заготовке - «плюс», хотя иногда и тот и другой входят в конструкцию сопла. Газ воспламеняется при касании соплом заготовки – возникает так называемая вспомогательная, или дежурная плазменная дуга. После этого сопло отводится от заготовки на рабочее расстояние и возникает основная плазменная дуга, которая, собственно, и применяется для плазменной резки металла. Иногда газ воспламеняется без касания заготовки соплом – при помощи электрического импульса высокого напряжения – это зависит от конструкции плазмотрона. Во всех этих процессах главным действующим звеном является сопло, а в нем определяющим фактором служит длина и диаметр рабочего канала, по которому подается плазмообразующая смесь.

   Параметры рабочего канала сопла подбираются различные для каждой модели плазмотрона для плазменной резки. Они зависят от рабочего тока, состава плазмообразующего газа и других технических факторов. Наиболее хорошо зарекомендовали себя сопла с минимальным диаметром 3-5 мм, длиной 9-12 мм. Но это не является абсолютной величиной, ведь при применении в плазмотроне другой силы тока, эти параметры могут меняться в ту или иную сторону. Это нужно для получения наиболее устойчивого потока плазмы с наибольшей температурой.

   Например, если при прочих равных условиях, уменьшить диаметр сопла, то это скажется на сроке его работы - из-за более высокого нагрева, затруднения отвода тепла и более высокого давления газа в канале сопла. Увеличение диаметра также не даст улучшения характеристик, напротив – ухудшит их. Ведь при этом давление газа уменьшится, струя плазмы станет более короткой и широкой, она будет иметь меньшую температуру, а в результате это приведет к замедлению резки и снижению производительности. Кроме того, ширина разреза становится неоправданно широкой, отчего страдает качество и точность плазменной резки.  Да и расход газовой смеси увеличится, что повысит общую стоимость плазменной резки. Однако сопло в таком случае служит гораздо дольше, благодаря более «легким» условиям работы.

   Длина рабочего канала сопла плазмотрона также имеет большое значение. Наиболее оптимальная величина - не более 12 мм. Уменьшение ее приводит к снижению скорости и мощности плазменной струи, а соответственно падает как точность плазменной резки, так и качество. Однако чрезмерное увеличение длины канала также не приводит к хорошим результатам – из-за чрезмерного давления газа сопло служит гораздо меньше, и есть вероятность появления двойной плазменной дуги. Поэтому оптимальные параметры сопла являются одними из важнейших  технических характеристик плазмотрона для плазменной резки. Наилучший вариант – если длина канала больше диаметра сопла в 1.5-1.8 раз. Сопло изготавливают из меди.


   Плазменный поток возбуждается при помощи электрического тока между катодом и анодом, или высокочастотным импульсом, а затем им поддерживается. Катод входит в конструкцию сопла, но надежно изолирован от него. К изоляции предъявляются очень жесткие требования, ведь условия работы сопла очень специфичны. Во-первых, она должна выдерживать электрический ток очень большой силы – именно такой используется для возбуждения плазменной дуги. Во-вторых – материал изоляции должен быть очень прочным и плотным – канал для плазмообразующего газа  и каналы для охлаждающего газа или воды проходят через него. Кроме того, изоляция должна выдерживать как высокую температуру, так и ее резкие перепады.


   При плазменной резке поток плазмы имеет такие параметры как сила тока и напряжение, ведь она входит в электрическую цепь сопло – заготовка. Кроме того, плазма имеет очень высокую температуру. От конструкции сопла, его размеров и длины канала, как уже говорилось, зависит напряжение плазменной струи. Кроме того, оно находится в прямой зависимости от силы возбуждающего тока, состава плазмообразующего газа, а также расстояния между соплом и разрезаемой заготовкой. Эти же параметры влияют и на температуру плазмы – она является одним из технических параметров каждой конкретной модели плазмотрона.

   Температура потока плазмы при плазменной резке неодинакова в разных его сечениях, например – оно сильно отличается в поперечном и продольном разрезах. Одной из важных характеристик плазменного потока является такое понятие, как энтальпия, или теплосодержание. Оно означает количество теплоты в каком-то определенном объеме газа или плазмы. Теплосодержание различных газов и их смесей различается в десятки и сотни раз – например, известно, что молекулярные газы -  азот, водород или кислород, имеют в десятки раз большую энтальпию, чем одноатомные газы типа аргона, гелия и им подобных. Поэтому применение при плазменной резке газовых смесей молекулярных газов наиболее выгодно как с экономической, так и технологической точки зрения – они дают более высокую температуру режущей плазмы и меньше рассеивают тепло в окружающую среду, а кроме того – более доступны и дешевы.


   Кроме напряжения и температуры, поток плазмы при плазменной резке имеет и еще один важнейший параметр, который всегда следует учитывать – скорость истечения потока плазмы. Проще говоря – скорость, с которой из сопла «вырывается» плазмообразующий газ. Именно благодаря этой скорости плазма легче расплавляет металл. Кроме того, этим же потоком расплавленный металл выдувается из места разреза, не давая ему растекаться и снова застывать.

   Благодаря всем перечисленным свойствам плазмы, при плазменной резке не нужно тратить время на разогревание заготовки перед разрезом. Температура и напор плазмы позволяют резать любой металл практически мгновенно, не тратя время и материалы на лишнее ожидание. При плазменной резке следует тщательно соблюдать соотношение многих факторов – нужно учитывать и мощность плазменного потока, и толщину разрезаемой заготовки, и скорость ее движения вдоль линии разреза. Неудачно или неправильно выбрав скорость реза, можно получить дефект на краях разреза, или просто не прорезать деталь полностью, а повторный рез вряд ли спасет ситуацию. Рассмотрим, почему так происходит.

   Если струя плазмы движется над деталью слишком быстро, то металл в глубине разреза не успевает достаточно нагреться и расплавиться. Поэтому, если посмотреть на разрез в сечении, то он получится клиновидным – вверху, там, где струя плазмы - шире, а вниз – сужается. Таким образом не получается сделать разрез с вертикальными стенками. Кроме того, при довольно толстом слое металла, деталь может не прорезаться на всю глубину.

   Медленная плазменная резка также имеет свои недостатки. Разрез тоже не получится аккуратным. Это происходит из-за чрезмерного нагревания и плавления разрезаемого металла. Если, опять-таки, взглянуть на сечение разреза, то на противоположной от струи плазмы стороне - внизу, линия разреза будет шире.


   Теперь рассмотрим, какие газы и их смеси применяются при плазменной резке. Они бывают разные, и в каждом конкретном случае имеют свои достоинства и недостатки. Конструкция плазмотрона, а конкретно – его сопла, определяет и его возможности. Ведь каждый тип газовой смеси требует индивидуальной конструкции и дает разную силу и температуру плазменной струи при прочих равных условиях. Так же выбор газовой смеси определяется устройством катода сопла плазмотрона – он инициирует электрическую дугу определенной силы, а для разных газов она может сильно отличаться.

   Наиболее распространенными газовыми смесями для плазменной резки служат аргон, технический азот и воздушная смесь – обычный воздух. В технологическом плане они очень отличаются друг от друга, и выбирать их нужно, исходя из требуемого результата. Рассмотрим их отличия.


   Самым дорогим, однако - и самым неэффективным газом, из перечисленных, является аргон. Во-первых, он относится к одноатомным газам, а они все дают довольно слабую мощность плазменного потока по сравнению с молекулярными газами. Это влияет на качество плазменной резки в худшую сторону. Кроме того, сам по себе аргон довольно дорогой и его использование экономически неоправданно.

   Совсем другая картина складывается при использовании технического азота. Этот газ относится к молекулярным газам, что дает прирост производительности в 2-3 раза, по сравнению с аргоном. Использование азота дает высокое качество резки. Кроме того, с помощью него можно разрезать практически любой материал – качество плазмы это позволяет. И стоимость азота не идет ни в какое сравнение с аргоном – азот гораздо дешевле и доступнее.

   Воздушная смесь для плазменной резки, экономически – самый выгодный вариант. Да и качество работы довольно высокое, практически сравнимое с азотом. Хотя азот имеет преимущества, если толщина материала очень большая – достаточно только увеличить силу тока на катоде. Однако воздушная смесь также очень широко используется и хорошо себя зарекомендовала, особенно при работе с низколегированной и углеродистой сталью. Имеются и недостатки – из-за наличия в воздухе кислорода, он может насыщать собой разрезаемую сталь, что ухудшает ее качество. Кроме того, электроды при использовании воздушной смеси быстрее изнашиваются.

   Сам процесс плазменной резки подразумевает расплавление металла вдоль линии реза, а затем его удаление. Чтобы разрез металла все-таки произошел, плазменная дуга должна нести в себе определенное количество теплоты. Этот параметр называется эффективной мощностью дуги. Каждый материал имеет определенное значение этого параметра – если плазменная дуга не в состоянии обеспечить нужную величину, то она не сможет и разрезать этот материал.

   Удаление расплавленного металла из линии разреза происходит под действием потока плазмы. Ведь газ из сопла подается под высоким давлением, поэтому металл просто «сдувается». Однако давление газа, а соответственно – и скорость струи плазмы, зависят от диаметра канала сопла и давления, под которым подается газ. Чем больше это давление, тем больше скорость, но и больше расход газовой смеси. С другой стороны, узкий канал снижает скорость потока, но требует большего давления.

   Различные металлы и сплавы для получения хорошего качества разреза требуют и несколько разного подхода. Широкий диапазон настроек современного плазмотрона для плазменной резки позволяет использовать различные методики и смеси. Приведем лишь некоторые из особенностей металлов.

   Алюминий можно эффективно резать как с помощью воздушной, так и кислородной смеси, однако воздушная смесь - примерно на 10% эффективнее. Титановые сплавы требуют применения аргона или специальной технологии при использовании воздуха, азота или других газов – быстрой резки. Это не дает газу вступать в реакцию и образовывать в металле посторонние вкрапления с измененными свойствами. Кроме того, перед резкой титана требуется проводить пробные разрезы для подбора наиболее хороших параметров плазменной резки.

   Современное оборудование для плазменной резки позволяет с легкостью разрезать лист стали толщиной до 160 мм. По сравнению с другими способами резки, плазменная – наиболее высокотехнологичная, экономичная и эффективная. Кроме того, огромным достоинством является возможность резки практически любого материала, ведь температура и мощность плазменной дуги позволяет мгновенно расплавить любой из них.

Другие статьи