Плазмове різання металу: методи, обладнання, переваги

Плазмове різання застосовується для обробки струмопровідних металів різної товщини та конфігурації. Плазмовий верстат - універсальний інструмент, який дає можливість розкроювати листовий метал, розрізати труби і навіть здійснювати фігурне різання. У цій статті докладніше розповімо про принцип плазмового різання та особливості плазмових установок.

Принцип плазмового різання металу

Плазмове різання - один з видів термічної обробки металу. Плазма є нагрітий іонізований газ і в основному використовується для розкрою листового матеріалу. Верстати для плазмового різання оснащуються спеціальним пристроєм - плазморізом, який нагріває і плавить поверхню, що обробляється.

Виділяється два методи плазмового різання металів:

При плазмово-дуговий різанні між соплом різака та оброблюваною поверхнею утворюється електродуга, яка здійснює первинне нагрівання металу. Для підвищення температури до зони різання подається газ. Внаслідок нагрівання до 30 тисяч °С метал плавиться.

Плазмово-дуговий метод включає два способи різання:

При повітряно-плазмовому та газо-плазмовому різанні розкрій здійснюється за допомогою електродуги. Однак в обох випадках застосовуються різні робочі тіла: при повітряно-плазмовій у цій якості виступає повітря, а при газо-плазмовій - водяна пара або газ.

Плазмово-струменева різання застосовується для металів з малою електричною провідністю та діелектриків. Особливість методу в тому, що електродуга утворюється в самому різаку, а до поверхні металу прямує вузький струмінь плазми.

Устаткування для плазмового різання та його можливості

Плазмове різання металу здійснюється вручну або на верстатах з ЧПУ. Ручні плазморізи використовуються у приватних господарствах та майстернях, а верстати з ЧПУ – на великих виробництвах. Конструкція плазморізів включає кілька елементів:

• Джерело постійного струму. Виробляє струм для підтримки плазмової дуги після іонізації газу.
• Плазмотрон (плазмовий різак). У його корпусі знаходяться сопло та електрод. Електрод збуджує електродугу, а сопло утворює потік плазми. При цьому від конфігурації сопла залежить швидкість обробки та потужність плазморізу.
• Повітряний компресор. Використовується для стиснення повітря та охолодження робочих елементів плазморізу.

Ручні плазморізи відрізняються невеликими розмірами, а джерелом живлення в них використовується інвертор або трансформатор. При використанні ручного плазмореза розкрій виходить нерівним, з напливами та окалинами на його краях. Тому після ручного різання потрібно додаткове оброблення виробу, щоб видалити всі дефекти.

Верстатні плазморізи забезпечують якісніший різ, оскільки різак рухається по заданому контуру і не відхиляється від нього. Завдяки цьому кількість дефектів, що залишаються після різання, мінімальна.

Популярність плазмового різання в металообробці обумовлена ​​її універсальністю: плазмові установки використовуються для різання листового металу, металевих труб і навіть для фігурного різання.

• Різання листового металу - основний напрямок, в якому застосовується технологія. Плазморізи підходять для розкрою різних видів металу, включаючи сталь, чавун, бронзу, мідь, латунь, титан та алюміній.
• Металеві труби розрізаються за допомогою спеціальних установок - труборізів.При цьому на більшості таких установок, окрім різання, здійснюються допоміжні операції: зачищення шва, зняття фаски та оброблення кромок.
• Фігурне різання з використанням плазморізу має обмеження по товщині листа. Плазма дає можливість вирізати складні геометричні контури, але тільки на листах завтовшки не більше 100 мм. Якщо лист товстіший, обробка займе більше часу і вимагатиме потужнішого верстата.

Плазмове різання: технологія, матеріали для обробки, переваги перед лазером

Існують різні способи різання металу - від ручних та механічних до теплових та гідроабразивних. У виробництві деталей з високою точністю різання застосовуються методи теплового різання, до яких належить і плазмова. Плазмовий розкрій використовується в авіабудуванні, суднобудуванні, виготовленні машин та аерокосмічної техніки, а також у будівництві та домашньому господарстві. Як влаштована робота плазмового різання, для яких матеріалів вона підходить і які переваги має перед лазерною, розкриваємо у статті.

Технологія плазмового різання

Плазмове різання є технологією розкрою металу газом, який під інтенсивним нагріванням від електричного струму перетворюється на плазму. Основним інструментом служить плазмотрон - у його розрядній камері горить потужна електрична дуга, в неї подається газ. Газ нагрівається (від 2 до 30 тис. °C), іонізується і виходить через сопло плазмовим струменем зі швидкістю від 1500 м/с. Плазмовий струмінь плавить і випаровує метал. Паралельно з цим струменем газу видмухують розплавлений матеріал з області різу.

Плазмове різання металу підрозділяється на плазмово-дугову (непряму дію) і плазмово-струменеву (прямої дії).Дугова підходить тільки для електропровідних металів і найчастіше застосовується у виробництві, джерелом є змінний струм. Струменеве різання використовується на металах, непровідних струм, і неметаллах. Джерелом виступає постійний струм.

Як плазмоутворююче середовище застосовують аргон, азот, кисень, повітря з водою (вода частково перетворюється на пару, а частково дисоціює на водень і кисень). Найкращі перетворювачі енергії дуги у тепло - гази з високою теплопровідністю. Вибір газу визначається виходячи з типу і товщини металу, що розрізається, а також використовуваної апаратури.

Апарат плазмового різання складається з джерела живлення (трансформаторний або інверторний), компресора для подачі стисненого повітря та плазмотрону, що поєднує в собі електрод та сопло.

Які матеріали піддаються плазмовій обробці

Плазмове різання піддаються як чорні, так і кольорові метали: конструкційні сталі всіх марок, корозійно-стійкі сталі, чавун, алюміній, мідь, латунь, титанові сплави. Товщина листа, що розрізається, не повинна перевищувати 150 мм, для деяких металів цей показник ще нижче і залежить від плазмоутворюючого середовища — наприклад, алюміній може бути розкроєний при товщині до 7 см, а аргоно-воднем — товщиною до 10 см. Ширина різу при плазмовому розкрої становить 0,8-1,5 мм.

Способом плазмово-струминного різання розкроюють неметали: пластмасу, органічне скло, текстиль, пінопласт, фанеру, гуму. Проте загалом на неметаллах плазма застосовується рідко.

Перевага плазмового розкрою перед лазерною різкою

Головна причина, чому варто вибрати плазму: плазмове різання ЧПУ підходить для розкрою металів більшої товщини, ніж при лазерному різанні.Лазер не застосовується на металевих листах завтовшки понад 40 мм. І навіть при товщині металу понад 20 мм лазерне різання буде надто затратним у ресурсному плані, а ціна на таке різання вийде невиправдано високою. Одночасно з цим верстат плазмового різання розкраює метали завтовшки до 150 мм. Також при розкрої матеріалу вже від 6 мм плазмова різка в СПб виявляється швидше за лазерну втричі.