Плазменная резка металла

  Что такое плазменная резка металла.

     Металлообработка насчитывает значительный набор работ, однако наиболее незаменимым останется качественный раскрой металла. Далее возможна механическая обработка и получение конечного продукта из них.

Дополнительная механическая обработка может и не требоваться, т.е. детали могут сразу использоваться в последующих этапах производственного процесса. Как этого достичь? Ответ прост - для раскроя заготовок применить машину термической резки с программным управлением.

Понятие "термическая резка" знакомо каждому человеку, так или иначе связанному с металлоконструкциями либо изделиями из металла, а вот технологию процесса знают далеко не все. Между тем, понимание процесса дает возможность точнее спланировать все этапы изготовления изделия, например необходимость и величину припусков на детали с последующей механической обработкой, а также время, требующееся на каждый этап изготовления.

На сегодняшний день особое место заняла плазменная резка как высокопроизводительный и качественный способ раскроя листового металла.

Плазма - это полностью или частично ионизированный газ. В качестве газа обычно используется воздух или инертный газ.

 Процесс плазменной резки основан на использовании воздушно-плазменной дуги постоянного тока прямого действия (электрод - катод, а разрезаемый металл - анод). Сущность процесса заключается в локальном расплавлении и выдувании расплавленного металла с образованием полости реза при перемещении плазменного резака относительно разрезаемого металла.

Технология плазменной резки разработана более 50 лет назад. Первые установки плазменной резки появились в 60-е годы прошлого века. Громоздкие станки были настолько дороги, что приобретались только крупными предприятиями-промышленниками.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА АППАРАТА ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ

плазм резка

 В начале XXI века плазменная резка стала более доступной и более распространенной. Станки совершенствовались, становились все более компактными, дешевыми и продуктивными. В результате плазменная резка получила широкое распространение в различных отраслях промышленности.

Плазменная резка экономически целесообразна для обработки:

  • алюминия и сплавов на его основе толщиной до 120 мм;
  • меди толщиной до 80 мм;
  • легированных и углеродистых сталей толщиной до 50 мм;
  • чугуна толщиной до 90 мм.

По сравнению с технологией газокислородной резки, технология плазменной резки гораздо проще. Она не требует заправки и доставки газовых баллонов, присадок для резки ценных металлов или особого соблюдения мер пожарной безопасности. Для плазменной резки необходимы только электроэнергия и воздух, а в качестве расходных материалов – сопла и электроды.

Методы дуговой, газодуговой и газовой резки в применении к цветным металлам и высоколегированным сталям не обеспечивают высокой чистоты реза, малопроизводительны и дорогостоящи. Поэтому в последние годы для выполнения качественной резки сплавов алю­миния, легированных и даже низкоуглеродистых сталей все большее применение получила плазменная резка.

Сам процесс плазменной резки характеризуется двумя этапами:

Образование пилотной («косвенной») плазмы при помощи высоковольтного высокочастотного разряда, который возникает между электродом (-) и соплом (+) горелки, и длится не более 2 секунд. «Косвенная плазма» имеет форму остроконечного факела, формируемого потоком газа.

При касании пилотной («косвенной») плазмы разрезаемого металла, происходит образование электрической дуги (т.е. «прямой плазмы»), между электродом плазмотрона (-) и металлом (+).

 «Прямая плазма» формируется потоком воздуха или инертным газом в высокотемпературный (до 200000С) плазменный поток. Металл в зоне резки плавится и выдувается струей плазмы. Этой же струей расплавленный металл удаляется из полости реза. Температура плазмы достигает 30 000°С, а скорость ее истечения из сопла плазменной горелки -2000 м/с. Плазменная резка может применяться для металла толщиной от долей до десятков милли­метров. Для резки металла используется только «прямая плазма».

прямая плазма

Рис.2    Схема плазменных горелок для резки:
a -с прямой дугой, б - с косвенной плазменной струей

  При плазменно-дуговой резке дуга горит между неплавящимся электродом и разрезаемым металлом (дуга прямого действия). Столб дуги совмещен с высокоскоростной плазменной струей, которая образуется из поступающего газа за счет его нагрева и ионизации под действием дуги. Для разрезания используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги, плазмы столба и вытекающего из него факела.

При резке плазменной струей дуга горит между электродом и формирующим наконечником плазмотрона, а обрабатываемый объект не включен в электрическую цепь (дуга косвенного действия). Часть плазмы столба дуги выносится из плазмотрона в виде высокоскоростной плазменной струи, энергия которой и используется для разрезания.

Плазменно-дуговая резка более эффективна и широко применяется для обработки металлов. Резка плазменной струей используется реже и преимущественно для обработки неметаллических материалов, поскольку они не обязательно должны быть электропроводными.

Для резки толстых листов из алюминия и его сплавов, нержавеющих сталей и других сталей и сплавов целесообразно применять процесс со сжатой дугой прямого действия, т. е. дугой, горящей между электродом плазменной горелки и разрезаемым листом (рис. 1, а). Для резки тонких материалов используют схему с плазменной струей косвенного действия - с плазмой, выделен­ной из столба дуги (рис. 1, б). Для резки применяют аргон, смеси аргона с водородом, а также смеси азота с водородом, водовоздушные смеси,  а сейчас чаще просто воздух.

схема 3

1 - Корпус;

 2 - Электрод (катод);

3 - Формирующий наконечник;

4 - Изолятор;

 5 - Разрезаемый металл;

 6 - Дуговая камера; 7 - Столб дуги;

8 - Подача охлаждающей воды; 9 - Подача плазмообразующего газа;

10 - Слив воды;

11 - Источник тока; 12 - Устройство зажигания дуги;

Vр - Направление резки.

   В корпусе плазмотрона находится цилиндрическая дуговая камера небольшого диаметра с выходным каналом, формирующим сжатую плазменную дугу. Электрод обычно расположен в тыльной стороне дуговой камеры. Непосредственное возбуждение плазмогенерирующей дуги между электродом и разрезаемым металлом, как правило, затруднительно. Поэтому вначале между электродом и наконечником плазмотрона зажигается дежурная дуга. Затем она выдувается из сопла, и при касании изделия ее факелом возникает рабочая режущая дуга, а дежурная дуга отключается.

Столб дуги заполняет формирующий канал. В дуговую камеру подается плазмообразующий газ. Он нагревается дугой, ионизируется и за счет теплового расширения увеличивается в объеме в 50–100 раз, что заставляет его истекать из сопла плазмотрона со скоростью до 2–3 км/c и больше. Температура в плазменной дуге может достигать 25000–30000°С.

                     Варианты плазменной резки:

Обычная плазменная резка

В данном процессе используется один газ (обычно воздух), который и охлаждает, и создает плазму. Большинство таких систем работают на токах ниже 100 А, разрезается материал толщиной до 12 мм. Часто применяется при ручной плазменной резке.

обычная пр

Резка двумя газами

 В этом процессе используются два газа – один создает плазму, а другой – защитный. Защитный газ защищает место резки от воздействия атмосферы, создавая более чистый рез. Возможно использование самых различных комбинаций газов для достижения наилучшего качества.

пр двумя газами

Резка под защитой воды

Это вариант резки, аналогичный варианту с двумя газами, только вместо защитного газа используется вода. Получается лучшее качество резки нержавеющей стали. Данный процесс не применяется при ручной резке.
пр водой

Резка с водяным впрыском

При таком типе используется газ для создания плазмы, а вода впрыскивается либо радиально, либо с завихрением прямо в дугу, чтобы улучшить форму дуги и увеличить плотность и температуру дуги. Такие процессы применяются от 260 до 750 А для высококачественной резки различных материалов и толщин.

пр с водяным впрыском

Точная плазменная резка

При этом процессе достигается высокое качество резки на тонких материалах (менее 10 мм) при низких скоростях. Такое улучшенное качество является результатом использования последних технологий в области формирования плазменной дуги, что значительно увеличивает энергетическую плотность. При этом для достижения точности, скорость работы медленная.

точная пр

     Заказать плазменную резку металла Вы можете отправив заявку: