Принцип работы плазменной резки

Принцип работы плазменной резки

По сравнению с газовыми методами обработки металлических и неметаллических изделий плазменная резка считается более совершенной с технологической точки зрения. Она позволяет добиваться качественного, максимально ровного реза, поэтому используется там, где особенно важна точность.

Особенности применения технологии

Сфера применения плазменной резки весьма обширна: от различных областей промышленности (машиностроение и судостроение) до коммунальной сферы, рекламной индустрии и других отраслей, где изготавливаются или используются металлоконструкции. Хороший плазморез может пригодиться не только в промышленных цехах, но и в небольшой частной мастерской, ведь он дает возможность качественно и быстро резать любые токопроводящие материалы и даже некоторые из тех, что не проводят электричество (дерево, камень и пластик).

Технология плазменной резки металла делает возможным быстрое, простое и удобное изготовление деталей, а также позволяет не просто разрезать трубный и листовой металлопрокат, но и выполнять фигурный рез. Режущим инструментом плазмореза выступает высокотемпературная плазменная дуга, которая создается благодаря взаимодействию источника тока, резака и плазмообразующих газов.

Для получения ровного и красивого реза необходимо хотя бы поверхностно изучить принцип работы аппарата плазменной резки. Это поможет получить базовые понятия о технологии и о возможностях управления процессом. В мировой практике резку плазменной дугой принято обозначать аббревиатурой «РАС». Плазма – это не что иное, как высокотемпературный ионизированный газ, проводящий электроток. Плазменную дугу формирует аппарат под названием плазмотрон. Он сжимает электрическую дугу и добавляет специальный плазмообразующий газ.

На сегодняшний день существует две различные технологии:

  • плазменно-дуговая резка;
  • резка плазменной струей.

Первая используется для обработки металлических изделий, а вторая – неметаллических. Во время плазменно-дуговой резки дуга горит между обрабатываемым материалом и неплавящимся сварочным электродом. Эта технология предусматривает совмещение высокоскоростной плазменной струи со столбом дуги. Резку обеспечивает высокая энергия плазмы, приэлектродных пятен и исходящего из столба факела. Этот метод считается более эффективным, поэтому именно он используется на большинстве современных предприятий.

Обработка плазменной струей чаще используется для резки неметаллов. Этот метод не требует включения обрабатываемого изделия в электрическую схему, поскольку дуга горит между сварочным стержнем и формирующим наконечником плазмотрона. Обработку обеспечивает энергия плазмы столба, которая выносится из устройства.

Принцип работы аппарата для плазменной резки

Основной частью плазмотрона является небольшая цилиндрическая камера, которая с одной стороны на выходе имеет канал для создания сжатой дуги, а с другой - сварочный стержень. Вне зависимости от толщины разрезаемого металла принцип работы станка для плазменной резки требует зажечь предварительную дугу между наконечником плазмотрона и электродом. Она вырывается из сопла и, соприкасаясь с факелом, создает рабочий поток. Необходимость этой стадии обусловлена сложностью возбуждения дуги между электродом и разрезаемым материалом.

После образования рабочего потока формирующий канал полностью заполняет столб плазменной дуги. Плазмообразующий газ подается в камеру плазмотрона, нагревается, ионизируется и увеличивается в объеме. После этого он вырывается из сопла со скоростью около 3 км/с, а температура дуги поднимается до +30 000°C.

Влияние плазмообразующих газов на возможности резки

Плазмообразующая среда является ключевым параметром, который предопределяет технологический потенциал процесса резки. Ее состав позволяет:

  • настраивать показатели теплового потока путем изменения соотношения сечения сопла и плотности тока;
  • варьировать объем тепловой энергии в достаточно широком диапазоне;
  • регулировать показатели поверхностного напряжения, химического состава и вязкости обрабатываемого материала;
  • контролировать глубину насыщенного газом слоя, а также характер физических и химических процессов в районе обработки;
  • предотвращать подплыв нижних краев металлических листов;
  • формировать оптимальные условия для выноса расплавленного металла из полости реза.

Более того, состав плазмообразующей среды во многом определяет технические параметры оборудования для плазменной резки. Он влияет на:

  • конструкцию охлаждающего механизма сопел плазмотрона;
  • материал изготовления катода, варианты его крепления и интенсивность подачи на него охлаждающей жидкости;
  • схему управления аппаратом (его циклограмма определяется составом и расходом плазмообразующего газа);
  • мощность источника питания, его статические (внешние) и динамические характеристики.

Для работы с плазмотроном мало знать принцип работы инвертора плазменной резки. Необходимо уметь правильно подобрать комбинацию газов для формирования плазмообразующей среды с учетом стоимости материалов и себестоимости самой операции резки.

Чаще всего ручная и полуавтоматическая обработка коррозионностойких сплавов, алюминия и меди осуществляется в азотной смеси. Для резки низколегированной углеродистой стали больше подходит среда, образованная кислородом. При этом ее ни в коем случае нельзя использовать для обработки алюминиевых и медных изделий.

Плюсы и минусы плазменной резки

Достоинства плазменной резки обуславливаются самим принципом данной технологии. Она имеет неоспоримые преимущества перед газовыми методами обработки металлических и неметаллических изделий, а ее главными плюсами являются:

  • Универсальность. Технология позволяет резать практически все известные на данный момент материалы, включая чугун, медь, алюминий и стальные холоднокатаные листы.
  • Высокая скорость обработки металлов малой и средней толщины.
  • Отличное качество и точность резки, позволяющие обходиться без дополнительной механической обработки изделий.
  • Минимальный уровень загрязнения воздуха.
  • Существенное сокращение время прожига за счет отсутствия необходимости предварительного прогрева обрабатываемого материала.
  • Высокая степень безопасности работ, так как резка осуществляется без применения баллонов с газом, которые являются потенциально взрывоопасными.

Несмотря на массу преимуществ такой технологии, в некоторых случаях газовые методы обработки считаются более целесообразными. Среди недостатков плазменной резки называют:

  • высокую себестоимость (обусловлена дороговизной плазмотрона и сложностью его конструкции);
  • небольшую толщину реза (не более 10 см);
  • шумность процесса (шум создает вылетающий на околозвуковой скорости газ);
  • необходимость сложного техобслуживания плазмотрона;
  • выделение вредных веществ, особенно если для резки используется плазмообразующая среда на основе азота;
  • невозможность подключения двух резаков к одному плазмотрону.

Еще одним минусом такой обработки является невысокий угол допустимого отклонения от перпендикулярности реза (10-50 градусов в зависимости от толщины изделия). При увеличении рекомендованного показателя существенно расширяется режущая область и возникает необходимость частой замены используемого материала.

Стоит отметить, что недостатки плазменной резки с лихвой перекрываются ее преимуществами. Именно поэтому на сегодняшний день она является наиболее востребованным методом обработки как металлических, так и неметаллических изделий.

Воспользоваться услугами плазменной резки Вы всегда сможете в торговом доме «РМ». Мы специализируемся на поставках металлопроката и предоставляем широкий спектр сопутствующих услуг. Более детальную информацию по возможностям и особенностям плазменной резки можно получить у наших консультантов.