Художественная резка металла плазмой. Резка плазмой

Резка плазмой металла

Новые технологии обработки твердотельных материалов позволяют быстро и качественно справиться практически с любой структурой. Металл легко поддается резке с помощью абразивных и лазерных устройств. Даже традиционные механические головки с алмазными дисками обеспечивают качественный раскрой толстых листов. Одним из самых эффективных способов решения подобных задач является резка металла плазмой. Фото, представленное ниже, иллюстрирует данный процесс.

резка плазмой

Общие сведения о технологии

Методика специально рассчитывается на обработку металла без применения пильных инструментов. Как и другие техники термического раскроя, этот способ заключается в создании реза в структуре материала посредством точечного воздействия луча на рабочий участок. Непосредственно резка плазмой выполняется за счет теплового излучения, источником которого является специальный инструмент. Как правило, это машина, снабженная плазмотроном.

В целом процесс напоминает классическую сварку, но есть и принципиальные отличия. К примеру, выдувание воздушных потоков в результате образует полость с расплавленной массой. Подготовленная таким образом основа более податлива, поэтому резка плазмой дает возможность оператору получать раскрой с высокой точностью независимо от параметров заготовки.

Применение резки плазмой

Оборудование для плазменной обработки позволяет выполнять операции с заготовками из цветных и черных металлов. Также в зависимости от устройства пользователь может резать сплавы и тугоплавкие заготовки толщиной порядка 40 мм. Данная технология успешно применяется в художественных мастерских. Отчасти эту сферу использования таких инструментов можно сравнить с ковкой. Специалисты выполняют оригинальные декоративные изделия для украшения ворот, оград и мебели. Изготовление предметов с криволинейной линией раскроя также позволяет выполнять резка плазмой. Фото ниже демонстрирует пример фигурной обработки.

резка плазмой металла

Кроме творческих направлений метод используется на производствах, а также в строительной сфере. Плазмой можно обрабатывать любые металлы, которые проводят электрический ток. В некоторых областях важна не столько резка заготовок, сколько обработка кромок. Подобные операции также выполняют плазморезы.

Принцип действия плазмореза

Начинается процесс с того, что между заготовкой и электродом в плазморезе формируется электрическая дуга. Иногда отдельное зажигание происходит в контакте между соплом аппарата и электродом. Образование плазменного потока реализуется за счет газа, подаваемого в головку прибора. Далее под высоким давлением происходит выработка электрической дуги с температурным режимом порядка 15000 °С. В зависимости от характеристик материала применяется та или иная газовая среда. Например, резка листового металла плазмой с применением водорода или азота подходит для цветных сортов. С другой стороны, кислород будет оптимальным вариантом для обработки черного металла. В процессе работы от оператора требуется полный контроль активной струи. Сразу после активации электрической дуги начинается выработка дежурного потока плазмы. Управляя аппаратом, пользователь регулирует параметры формируемого факела, направляя его на линию реза в заготовке.

Виды оборудования для резки

резка плазмой фото

Как правило, плазморезы делят на трансформаторные аппараты и устройства инверторного типа. Первую группу представляют модели, специально рассчитанные на резку металлических листов толщиной 35-40 мм. Инверторы отличаются скромными размерами и в то же время более высокой производительностью по сравнению с трансформаторами. Однако, высокое качество обработки при меньших затратах электроэнергии обеспечивается только в случаях, если осуществляется резка плазмой металла, толщина которого не превышает 30 мм. Также аппараты различаются по типу системы охлаждения форсунки – в частности, существуют жидкостные и воздушные модели. В первом случае охлаждающей средой выступает струя воды, а во втором – газ. В крупных агрегатах чаще применяется вода, что позволяет увеличивать точность операций. В целях обеспечения высокого рабочего ресурса технологи рекомендуют использовать газовые системы охлаждения.

резка металла плазмой фото

Чем выгодна резка плазмой?

Обычно конкуренция между технологиями резки твердотельных материалов происходит в параметрах точности и скорости реза. Однако, появление новых методов расширило возможности обработки, увеличив и базовые требования к качеству операций. По совокупности рабочих показателей плазменная резка является одной из самых выгодных технологий такого типа. В первую очередь это обусловлено возможностью точечного локального раскроя без деформации окружающей зоны. Даже резка нержавеющей стали плазмой выполняется без термической деформации заготовки, хотя для обработки такого материала требуется использование аппарата высокой мощности. Кроме того, подчеркивается высокая скорость выполнения раскроя. Если подобрать соответствующую силу тока, то с тонким листом можно справиться за считаные секунды без потери в качестве.

резка нержавеющей стали плазмой

Что учесть в выборе плазмореза?

Как уже отмечалось, в выборе устройства немалое значение имеет сила тока аппарата, которая позволит справляться с тем или иным сортом металла. Например, модели на 40-50 Ампер подходят для работы с латунью, медью, алюминием и другими цветными металлами, но их потенциала недостаточно для качественной и уверенной резки стали. Для работы с черными сортами металла желательно изначально ориентироваться на аппараты, сила тока которых составляет не менее 100 А. И это без учета толщины заготовки. Как правило, резка плазмой выполняется из расчета 5 А на 1 мм. Также стоит учитывать продолжительность активной работы плазмореза. У представителей начального уровня, к примеру, этот интервал составляет не более 10 мин., после чего оператору приходится делать технический перерыв.

Заключение

резка листового металла плазмой

При всех достоинствах технологии плазменной обработки, она не является лучшим способом резки металла. Например, гидроабразивная методика отличается возможностью выполнения раскроя в заготовках практически любой толщины. При этом техника обходится дешевле в обслуживании и требует минимальных энергозатрат. В свою очередь, резка плазмой металла предлагает высокую скорость и соответствующее качество результата. Что самое важное, техническая организация данного процесса предполагает лишь приобретение специального аппарата. Использовать же плазморез может любой желающих в бытовых условиях – но, конечно, при надлежащей подготовке. Для сравнения, абразивная операция не обходится без применения массивных агрегатов, подающих струи воды или воздуха в смеси с частицами песка.

fb.ru

Плазменная резка - это... Что такое Плазменная резка?

Плазменная резка Плазморeжущий станок

Плазменная резка — вид плазменной обработки материалов резанием, при котором в качестве режущего инструмента вместо резца используется струя плазмы.

Между электродом и соплом аппарата, или между электродом и разрезаемым металлом зажигается электрическая дуга. В сопло подаётся газ под давлением в несколько атмосфер, превращаемый электрической дугой в струю плазмы с температурой от 5000 до 30000 градусов и скоростью от 500 до 1500 м/с. Толщина разрезаемого металла может доходить до 200 мм. Первоначальное зажигание дуги осуществляется высокочастотным импульсом или коротким замыканием между форсункой и разрезаемым металлом. Форсунки охлаждаются потоком газа (воздушное охлаждение) или жидкостным охлаждением. Воздушные форсунки как правило надежнее, форсунки с жидкостным охлаждением используются в установках большой мощности и дают лучшее качество обработки.

Используемые для получения плазменной струи газы делятся на активные (кислород, воздух) и неактивные (азот, аргон, водород, водяной пар). Активные газы в основном используются для резки чёрных металлов, а неактивные — цветных металлов и сплавов.

Преимущества плазменной резки:

обрабатываются любые металлы — черные, цветные, тугоплавкие сплавы и т. д.
скорость резания малых и средних толщин в несколько раз выше скорости газопламенной резки
небольшой и локальный нагрев разрезаемой заготовки, исключающий ее тепловую деформацию
высокая чистота и качество поверхности разреза
безопасность процесса (нет необходимости в баллонах с сжатым кислородом, горючим газом и т. д.)
возможна сложная фигурная вырезка
отсутствие ограничений по геометрической форме.

Примечания

См. также

Ссылки

med.academic.ru

Как работает плазменная резка?

Что такое плазма?

Чтобы разъяснить принцип действия плазменной резки, сначала нужно ответить на вопрос «Что такое плазма?» Плазма — это четвертое состояние вещества. Обычно мы сталкиваемся только с тремя состояниями вещества: твердым, жидким и газообразным. При поступлении или утрате энергии, например, тепла, вещество может переходить из одного состояния в другое. Например, при поступлении достаточного количества тепла вода переходит из твердого состояния (лед) в жидкое. Если тепла поступит еще больше, она перейдет в газообразное состояние (пар). Если добавить еще больше тепла, пар ионизируется и станет электропроводящим — превратится в плазму. Устройство плазменной резки сможет использовать этот электропроводящий газ для передачи энергии от источника питания к любому материалу-проводнику, что позволяет обеспечить более качественную и быструю резку по сравнению с газовой.

Образование плазменной дуги начинается с пропускания газа, например, кислорода, азота, аргона или даже обычного воздуха, через узкое сопло внутри плазмотрона под высоким давлением. Затем к этому потоку сжатого газа подается ток от источника питания, в результате чего возникает электродуга. В результате образовывается «струя плазмы». Плазма мгновенно достигает температуры до 22000°C, достаточной для быстрого разрезания рабочего изделия и сдувания расплавленного металла.

Составляющие системы плазменной резки

Источник питания — источник питания для плазменной резки преобразует одно- или трехфазный переменный ток в постоянный ток напряжением от 200 до 400В. Постоянный ток требуется для поддержания стабильной плазменной дуги на всем протяжении резки. Также источник питания позволяет регулировать силу тока в зависимости от типа и толщины материала.
Система поджига дуги — этот контур генерирует переменный ток напряжением около 5000 В и частотой 2 МГц, который образует внутри плазмотрона искру, поджигающую плазменную дугу.
Плазмотрон — плазмотрон служит для выравнивания и охлаждения расходных материалов. Основные расходные материалы для плазменной резки — это электрод, завихритель и сопло. Для повышения качества резки также может потребоваться дополнительный защитный колпачок, а для удержания всех деталей вместе используются внутренний и внешний поджимные колпачки.

Большинство современных систем плазменной резки делятся на традиционные и высокоточные.

В традиционных системах в качестве плазменного газа используется окружающий воздух, а форма плазменной дуги зависит от отверстия сопла. Приблизительная сила тока дуги таких систем составляет примерно 12 000-20 000 ампер на квадратный дюйм. Подобная схема используется во всех системах для ручной резки и некоторых механизированных системах, если это позволяют допуски.

Высокоточные системы плазменной резки (с высокой плотностью тока) используются для особо высококачественной и точной плазменной резки. Конструкция плазмотрона и расходных деталей для таких систем отличается большей сложностью и включает дополнительные детали для фокусировки дуги. Дуга высокоточной системы резки имеет силу тока около 40 000-50 000 ампер на квадратный дюйм. Чтобы обеспечить максимальное качество резки различных материалов, в качестве плазменного газа используются кислород, очищенный воздух, азот и смеси водорода/аргона/азота.

Ручная резка

В большинстве систем ручной плазменной резки, например, Tomahawk® Air Plasma, в выключенном состоянии электрод и детали сопла находятся в контакте. При нажатии триггера источник питания начинает вырабатывать постоянный ток, который проходит через это соединение и запускает поток плазменного газа. После того, как плазменный газ (сжатый воздух) достигает достаточного давления, электрод и сопло размыкаются, что приводит к возникновению электрической искры, которая преобразует поток воздуха в струю плазмы. Затем постоянный ток переключается с контура от электрода к соплу на контур от электрода к рабочему изделию. Подача тока и воздуха продолжаются, пока остается нажат триггер.

Высокоточная плазменная резка

Электрод и сопло внутри плазмотрона для высокоточной резки не соприкасаются и изолированы друг от друга завихрителем, который имеет небольшие вентиляционные отверстия, преобразующие плазменный газ в вихрь. Когда в источник питания поступает команда включения, он начинает подачу постоянного тока с напряжением холостого хода до 400В и начинает предварительную подачу газа через шланг к плазмотрону. Сопло в данный момент подключено к положительному потенциалу источника питания через контур вспомогательной дуги, а электрод — к отрицательному.

После этого система поджига дуги вырабатывает высокочастотную искру, из-за которой плазменный газ ионизируется и становится проводником тока от электрода к соплу. В результате образуется вспомогательная дуга плазмы.

После того, как вспомогательная дуга вступит в контакт с рабочим изделием (заземленному через пластины стола для резки), контур тока перемещается от электрода к рабочему изделию, высокочастотный разряд отключается и включается контур вспомогательной дуги.

После этого источник питания наращивает постоянный ток до выбранной оператором силы тока и меняет предварительную скорость потока газа на оптимальную скорость для данного материала. Также используется вспомогательный поток защитного газа, который подается вне сопла через защитный колпачок.

Форма и диаметр отверстия защитного колпачка заставляют защитный газ еще больше сужать плазменную дугу, что позволяет обеспечить чистую резку с минимальными углами скоса и небольшой шириной линии разреза.

www.lincolnelectric.com

Плазменная резка металла: технология, основные принципы работы

Появление новых технологий, позволило создать высокоэффективное современное оборудование, позволяющее добиться безукоризненного результата в процессе раскроя материалов. Но что такое плазменная резка, каков принцип работы этого оборудования, и какими преимуществами обладает такая технология?

Принцип работы устройства для резки

Плазменная резка представляет собой особый вид обработки, в котором разрез выполняется струей плазмы. Благодаря этому обеспечивается максимальная аккуратность и точность шва, а края изделия не нуждаются в дополнительной шлифовке. Более того, возможна работа даже с небольшими деталями нестандартной формы, что позволило значительно упростить и автоматизировать процесс.

Принцип работы оборудования достаточно прост. Высокоскоростной поток газа, появляющегося из соответствующего отверстия, проходит через электрическую дугу, образуемую между электродом и аппаратом или же используемым для раскроя материалом. Соответственно, под воздействием высоких температур газ превращается в плазму и ионизируется — как только он соприкасается с металлом, последний расплавляется.

Важно учитывать, что в процессе работы образуются отходы — остатки металлов, листа или же окалины.

Для каких целей используется плазма

Изготовление деталей на плазме

Плазменная резка подходит для:

Алюминия.
Стали.
Бронзы.
Латуни.
Чугуна.
Титана.

Результатом воздействия является идеальная линия разреза, что можно увидеть на фото — материал не портиться и не деформируется, а любые дефекты, образовавшиеся на краю среза, без труда удаляются. Подобный способ значительно экономит время и увеличивает продуктивность.

За счет высокой температуры, подобное оборудование подходит для работы с материалами любой толщины — все они легко и быстро раскраиваются в соответствии с заданными размерами, что отлично видно на фото.

Помимо этого оборудование успешно применяется для раскроя различных сплавов. Если необходимо разрезать металл толщиной от 5 до 30 см, то в этом случае ручного аппарата будет недостаточно — потребуется устройство увеличенной мощности.

Плазменная или кислородно-газовая резка?

Нередко возникает вопрос о том, насколько предпочтительна плазменная резка в сравнении кислородно-газовой. Первый вариант удобнее за счет его универсальности, так как этот способ подходит для с любых материалов — процесс окисления не важен. К тому же, в качестве основного режущего инструмента может использоваться сжатый воздух, а полученным изделиям не требуется дополнительная обработка — что значительно снижает себестоимость производственного процесса.

Что же касается скорости, то плазменная резка металла довольно проста и доступна в освоении, а потому этот метод позволяет значительно повысить продуктивность. И лишь при условии работы со сталью большого сечения, проще применять кислородно-газовую резку.

Сфера использования технологии

izdeliya-na-plazmennoy-rezke

Сфера использования этого способа раскроя материалов достаточно широка. С его помощью можно создавать любые типы металлоконструкций, работая даже над фигурными изделиями.

Благодаря этому подобное оборудование активно применяется в машиностроении, промышленности, художественной ковке, а также строительстве — основные принципы эксплуатации устройства можно увидеть на фото.

Важно лишь учитывать, что в работе с металлами увеличенной толщины, подобный способ используется крайне редко. Применение в этом случае плазменной резки требует специального оборудования, что связано с дополнительными затратами, а потому невыгодно. К тому же и скорость выполнения работ значительно снижается, а потому стоит отдать предпочтение иным методам обработки.

Особенности работы с различными типами материалов

Чтобы добиться максимальной эффективности, важно учитывать допустимую толщину обрабатываемого металла — в этом случае удается достичь идеального шва.

Алюминий — 12 см.
Медь — 8 см.
Сталь — 5 см.
Чугун — 9 см.

Для цветных металлов, могут использоваться различные методы обработки, но важно придерживаться основных рекомендаций. Сжатый воздух не подходит для нержавеющей стали — в данном случае актуальнее азот, либо же аргон-азотная смесь.

Прямое воздействие недопустимо — только косвенное, так как из-за переменного тока меняется структура материала, что отразится и на долговечности изделия. Для работы с алюминием может использоваться сжатый воздух, но только при условии, что плотность металла невелика. В противном случае стоит актуальнее применение азота или же его соединения с водородом. Подобная смесь оптимальна и для меди, а также стали увеличенного сечения.

Способы обработки материалов

Важно учитывать, что существует 2 основных способа работы с металлом — в зависимости от того, для каких целей планируется применять оборудование. Эти методы плазменной резки отличаются в зависимости от особенностей образования плазмы:

методы при работе с плазмой

Плазменно-струйная — универсальный вариант. Дуга образуется непосредственно в самом плазменном резце, благодаря чему этот способ идеально подходит не только для металлов, но и других материалов. Минус этого метода в том, что электроды требуют периодической замены.
Плазменно-дуговая — способ, используемый для работы с токопроводящими металлами. Основной принцип работы устройства заключается в создании дуги между раскраиваемым материалом и плазменным резаком — соответственно, проходя через нее образовывается плазма.

Сравнивая характеристики оборудования, предназначенного для плазменной резки важно учитывать, с какими материалами предстоит работать в дальнейшем. Особенности использования оборудования можно увидеть на фото.

Разновидности исполнения резки(три основных способа)

В зависимости от принципа работы, существует три варианта резки материалов плазмой.

Простой — идеальное решение для обработки стали, как мягкой, так и низколегированной. Его преимущества заключается в создании идеально ровной кромки, а также полном отсутствии заусенцев. Чаще всего для этой цели используется воздух, либо же азот. Наибольшей точности удается достичь при работе с материалами, толщина которых не превышает 10 мм.
С водой — чтобы защитить кромку металла, используется вода. Это позволяет обеспечить эффективную защиту от внешнего негативного воздействия. Благодаря этому значительно повышается качество обработки и удается достичь идеального среза.
С защитным газом — этот способ применяется с той же целью, что и водный. Плазмообразующий газ позволяет добиться максимальной точности в работе, а также защитить срез от воздействия внешних факторов.

От правильного выбора вида плазменной резки, зависит и качество итогового результата!

Советы профессионалов: для эффективной работы

Чтобы максимально продуктивно работать с системами плазменной резки, стоит воспользоваться советами профессионалов. Это позволит обеспечить правильную настройку используемого оборудования, а также применять его наиболее эффективно. Совет от профессионала

Настройка. Проверить индикаторы, фиксацию рабочего зажима, а также убедиться в том, что сжатый воздух не содержит примесей (влага и масло). В противном случае детали будут изнашиваться слишком быстро.
Правильный угол. Очень важно работать под углом, держа резец вертикально. Благодаря этому металл будут удаляться от горелки, а не в неё. Оптимальный угол наклона — 30 — вертикаль, 60- горизонталь.
Аккуратность. Горелкой нельзя двигаться по трафарету. Не рекомендуется касаться поверхности форсункой — из-за этого детали довольно быстро подлежат износу.
Скорость. Если работать слишком медленно, то появиться окалина — подобная проблема возникает и в том случае, если резка ведется слишком быстро. Определить оптимальную скорость довольно просто: если скопившийся металл легко снимается, то нужно работать быстрее, если материалу нужна дополнительная обработка — медленнее.
Мощность. В самом начале работы стоит задать максимально возможные значения, после чего постепенно их снижать — это обеспечить идеальную точность выполнения работ.
Расстояние. Важно научиться, не менять его на протяжении всей обработки изделия — оно должно составлять не более 5 и не менее 3 мм. Так легче работать и результат порадует отменным качеством.

Детальное изучение принципа работы оборудования, а также основных нюансов и особенностей его использования, позволяет работать даже с самыми сложными и нестандартными задачами. Благодаря этому значительно повышается производительность, а обработка металла радует отменным качеством и аккуратностью шва.

Преимущества применения

Среди главных преимуществ, которыми обладает технология плазменной резки металла, можно выделить следующие особенности:

Продуктивность — в сравнении с иными способами резки, скорость значительно увеличены (для средней толщины).
Качество — результатом обработки становится аккуратный и точный разрез.
Отсутствие деформации — металл не портиться под воздействием.
Универсальность — метод подходит для различных типов материалов.

Плазменная резка — оптимальное решение для обработки металлов малой и средней толщины. Это позволяет повысить продуктивность производственного процесса, а также добиться безупречного шва, не требующего дальнейшей механической зачистки.

Предлагаем Вашему вниманию поэтапный процесс плазменной резки на видео:

zonametalla.ru