Принцип работы плазменной резки

Обработка металлов резанием – один из важных этапов создания как готового продукта, так и заготовок для него, в частности листов. Используется для этого множество различных способов – физические, электрические и электрические в среде газа. Плазменная резка относится к одному из самых востребованных способов раскройки металла максимально быстро и с высоким уровнем точности. Принцип работы плазменной резки металла заключается в создании плазморезом при помощи электрического тока, ионизирующего воздух, специальной плазмы, которая и позволяет разрезать металл. Итоговый поток ионов формируется в дугу, которая в дальнейшем поддерживается на постоянной основе до момента отключения подачи тока. Насыщенный ионами воздух способен проводить электрический ток, сами же ионы разгоняются до огромных скоростей, что приводит к трансформации электрической энергии в тепловую.

Из каких элементов состоит плазморез

Плазменная резка иначе именуется плазморезом, который состоит из следующих составных частей:

• источника тока;
• резака;
• компрессора;
• набора кабель-шлангов.

Источник тока для плазмореза должен выдавать высокую мощность для того, чтобы быть эффективным при раскройке разных по толщине листов металла. Принцип в этом случае простой - электрический ток через цепь преобразователей и воздух превращается в тепловую энергию. Температура прогрева дуги может составлять больше +5000 градусов Цельсия.

В качестве источника тока могут выступать трансформаторы. Такие устройства практически не восприимчивы к перепадам напряжения. Это позволяет отправлять устройству огромную мощность тока, что позволяет разрезать даже крупные слои металла. Недостаток трансформаторов – низкий уровень КПД, при преобразовании теряется около 55-65% от первоначальной силы тока.

Инвертор в этом случае – более продуманное устройство, однако резка толстых заготовок практически не возможна, максимум – 10-20 мм. Однако КПД составляет примерно 70%, что позволит сэкономить деньги на оплате электроэнергии. Устройства с инверторным источником тока гораздо компактнее, могут использоваться на сложных участках раскройки и стоят примерно на 50% меньше.

Как работает плазменная резка металла? В плазменной резке центральной частью выступает также резак, который состоит и сопла, изготовленного их жаропрочных сталей или других металлов, а также охладителя и колпачка. Также в состав входит плазменная камера, где собственно и формируется плазма – воздух под напором входит в камеру из сопла, между соплом и электродом образуется электрическая дуга, которая и разогревает воздух или другой газ до максимально высоких температур. Именно этот процесс и позволяет создать плазму, в отличие от горения, воздух в этом случае горит, но не сгорает, а трансформируется. Такой эффект можно наблюдать на поверхности Солнца, где миллиардами лет один и тот же раскаленный газ циркулирует по звезде, теряя всего до 10% от первоначального объёма за многие миллионы лет.

Компрессор используется для подачи воздуха. Главная задача – правильная подача воздуха, то есть четко по центру электрода. При ином положении увеличивается нагрузка на сопло, от чего сопло может прорваться или образоваться сразу две дуги, что опасно для человека.  

Технология и принцип резки

Плазменной резкой пользуются при необходимости разрезать металл с толщиной до 22 см, при этом при резке более крупных толщин, устройство может перегреться и выйти из строя. Все из-за того, что выдержать высокое давление и температуру при работе может не каждый металл и сплав.

Принцип технологии максимально прост. Плазмообразующий газ воспламеняется до такой температуры, что не сгорает, а превращается в плазму, то есть четвертый вид агрегатного состояния материалов. Эта плазма за доли секунды накапливается в количестве, способном разрезать практически любой металл. От искры, исходящей от электрода, воспламеняется подаваемый с большим давлением газ, то есть кислород или воздух. Перед возгоранием происходит ионизация, по сути, этот процесс преобразует все нейтральные частицы в ионы, которые создают подобие кристаллической решетки твердых материалов. Именно этот принцип и позволяет влиять на металл не только под воздействием температуры, но и давления.

Где используется плазменная резка

Плазменная резка может быть совершенно разной по способу преобразования электрического тока. Однако практически каждый вид таких устройств используется для:

• разрезания труб разного диаметра;
• резки листового и рулонного металла;
• фигурного вырезания изделий, к примеру, многие металлические фигуры производятся именно таким оборудованием с ЧПУ;
• раскройки чугуна и стали с толщиной до 25 мм, однако есть устройства, которые разрезают до 20-22 см;
• раскройки бетонных конструкций, камня, высокопрочных материалов, а также сплавов по типу молибдена.

Также применяется такая резка и в различных автомастерских, при изготовлении деталей для авто и так далее.

Главные виды плазменной резки

Плазменная резка бывает разных типов в зависимости от среды. Так, по этому показателю стоит выделить такие виды плазмотрона:

• Обычный или базовый. Такой вид является самым простым, так как защитного газа нет, а главный газ для плазмы - азот или воздух. Такие устройства часто называют еще бытовыми из-за незатейливых требований к эксплуатации. При этом стоит понимать, что потеря производительности будет составлять до 40% из-за отсутствия защитного газа, который препятствует дополнительному окислению.
• В среде с газом. В таких устройствах принцип работы такой же, как и в первом случае, однако дополнительно используется защитный от окисления газ. Из-за такой манипуляции увеличивается качество среза.
• В среде с водой. Этот вид устройств - нетипичный представитель плазмотронов, в которых роль защитного газа исполняет вода. Также вода дополнительно защищает основные элементы плазмореза от перегрева продлевая, таким образом, срок его эксплуатации.

Последние два вида устройств нужно применять при толщине металла свыше 20 мм, а при раскройке особо твердых металлов, начиная с 10 мм. Не стоит применять обычный плазморез для толстых заготовок.

Плазменно-дуговая резка – проводится только с металлами, дуга образуется между электродом и разрезаемым материалом, пламенный столб совмещенный с дугой.

Используемые газы

Газы используются в любом случае, так как они и преобразуются в плазму, при этом не для каждого металла подходит использование воздуха или азота. Более того, скорость, температура и насыщенность потока резки напрямую зависят от используемого газа. Так, для обработки цветных металлов, в частности алюминия и меди, а также сплавов на их основе применяются такие газы:

• сжатый воздух;
• кислород;
• азотно-кислородная смесь;
• азот;
• аргоно-водородная смесь.

При резке титана недопустимо использовать азот или кислород, а также смеси на их основе, так как это может сделать металл максимально хрупким.

При раскройке металла с толщиной до 50 мм используется чаще сжатый воздух, причем как в виде базового рабочего газа, так и защитного. Для резки более толстых металлов используют смеси на базе кислорода, азота, аргона, гелия или водорода, смеси на основе воздуха будут работать гораздо хуже, что уменьшит КПД и увеличит стоимость проведения резки.

Сильные и слабые стороны плазменной резки

Свойства плазменной резки позволяет раскраивать самые разные материалы, что до появления этого вида устройств было крайне сложно. К преимуществам таких устройств стоит отнести следующие:

• обладают высокой мощностью, по своим характеристикам уступает лишь лазерным аналогам;
• способны работать с толщиной металла более 60 мм;
• характеристики потребления газов и электроэнергии находятся на среднем уровне, что дает право говорить о плазменной резке как об экономически выгодном способе раскройки;
• позволяют создать ровный отрез с минимальным уровнем ширины – в дальнейшем шлифовка нужна только едким швам;
• при использовании плазменно-дуговой резки потребляет минимальное количество ресурсов и выделяет крайне мало вредных веществ в окружающую среду.

Среди относительных недостатков плазменного принципа резки стоит выделить невозможность разрезать особо толстые материалы, а также возможность одновременного использования двух плазморезов.

Этот вид резки второй по точности после лазерной, при этом примерно на 50% доступнее из-за более дешевого оборудования, а также расходных материалов.

Воспользоваться услугой плазменной резки листового металла и рассчитать стоимость можно у менеджера нашей компании по телефону 8-922-16-015-48.