Оборудование для плазменной резки металла
Механизмы для резки плазменной струей бывают двух типов. Инверторные эффективны в случае, если вам необходима высокая производительность, а толщина металла не превышает 30 мм. Трансформаторные имеют меньший КПД, однако с их помощью можно нарезать более толстые детали.
По степени мобильности оборудование можно условно разделить на три разновидности:
- Ручные. Такая установка универсальна и компактна, но при этом потребляет много электроэнергии. Представляет собой коробку, оснащенную шлангом и горелкой.
- Портальные. Имеют вид станков с просторной рабочей поверхностью, на которой располагается разрезаемый материал. Для их размещения требуется много свободного пространства, а для работы – мощный источник электроэнергии.
- Переносные. Разрезаемый металл укладывается в отсек, имеющий вид рамы с рейками.
Выбор аппарата для плазменной резки
Покупка любого технического оборудования – дело, для которого не нужно жалеть времени и усилий: слишком высок риск неудачного решения и потери денег. А деньги здесь немалые, вы не найдете плазменного резака дешевле 500 USD в принципе.
Сначала разбираемся с параметрами и техническими характеристиками прибора.
Выбор нужно делать только под свои планы и нужды. Задача – найти не самый лучший резак, а самый подходящий для вас по принципу «здесь и сейчас».
Две большие группы плазморезов – это инверторные и трансформаторные. Названия говорят сами за себя.
Открытая и закрытая плазменная струя.
Если вам нужен компактный резак для работы с металлами небольшой толщины, вы можете остановить свой выбор на резаке инверторного типа. Они забирают немного энергии, легкие и с небольшими габаритами.
Вместе с тем работают они с перерывами и легко выходят из строя при перепадах сетевого напряжения. Цена на такие приборы вполне умеренная, из всех плазморезов это самые недорогие.
Другое дело – трансформаторные резаки. Здесь и с габаритами, и с весом «все в порядке»: серьезные аппараты по всем параметрам.
Энергии потребляют много, зато работать они могут практически без перерыва в течение целого дня. И толщина металла может быть побольше, чем при резке инверторной моделью. Стоимость таких устройств высокая – от 3000 до 20000 USD.
Выбор плазменного резака по мощности
Рассуждения начинаем со свойств и технических характеристик деталей, которые вы планируете обрабатывать и резать. Именно это этого рассчитывается мощность режущего прибора, потому что в нем будут различаться и сопло по своему диаметру, и тип используемого газа.
Применение плазменной резки – область чрезвычайно широкая, поэтому говорить нужно только о ваших конкретных нуждах.
К примеру, если толщина металлических заготовок около 30-ти мм, вам будет вполне достаточно резака с мощностью 90А. Он легко справится с вашим материалом.
А вот если ваш металл потолще, ищите подходящую модель в диапазоне мощности от 90 до 170А.
Выбор резака по времени и скорости разрезания материала
Скорость плазменной резки металла измеряют в сантиметрах за одну минуту. Эта скорость у разных аппаратов тоже разная и зависит от их общей мощности и природы разрезаемого металла.
Например, при всех прочих равных медленнее всего режется сталь, чуть быстрее – медь и ее сплавы. И еще быстрее – алюминий со своими алюминиевыми сплавами.
Устройство плазменного резака.
Если для вас важна скорость, не забывайте о таком показателе, как длительность работы без перегрева, то есть без перерыва. Если в технической спецификации к аппарату написано, что длительность работы 70%, это означает, что после семи минут резки аппарат должен быть выключенным в течение трех минут, чтобы остыть.
Среди трансформаторных резаков встречаются чемпионы с продолжительностью работы в 100%. Иными словами, они могут работать целый день без отключения. Стоят они, конечно, немало. Но если у вас впереди длинные разрезы, думайте о покупке «чемпионских» трансформаторных плазменных резаков.
Выбор плазмореза с ЧПУ для домашнего производства
Каким критериям стоит уделять наибольшее внимание при выборе перед покупкой недорогого плазмореза для домашнего производства изделий из листового металла? Перед принятием решения о покупке необходимо:
- Указать производителю тип и толщину металла, который будет способен резать инструмент.
- Узнать можно ли работать плазморезом на морозе (для большинства моделей при морозе необходимо аппарат и компрессор помещать в теплое помещение).
- Определить тип резки – плазменно-дуговая или резка плазменной струей:
Также важные технические параметры и характеристики устройства:
Скорость резки плазмотрона под управлением ЧПУ
Этот параметр определяет производительность плазменного резака. Скорость резки зависит от типа и толщины материала относительно удельного напряжения плазменной электрической дуги. Естественно, чем выше скорость резания, тем эффективнее будет резак.
Максимальный ток резки
Сила тока плазменного резака является основным показателем его мощности, эффективности и максимальной толщины материалов, которые он способен обрабатывать. Этот показатель для плазменных резаков варьируется от 5 до 160 А. Современные плазморезы позволяют плавно регулировать силу тока в широком диапазоне.
Рабочий цикл
Это еще один чрезвычайно важный параметр устройства, определяющий темп работы. Рабочий цикл определяет, насколько быстро перегреется резак, и как скоро потребуется перерыв, чтобы снизить температуру рабочих компонентов. Рабочий цикл определяется процентом от 10 минут от времени, в течение которого устройство может работать, и времени, в течение которого оно должно перестать работать.
Рабочий цикл должен из минимум 35% работы и соответственно 65% времени простоя. Чем больше процент работы относительно простоя, тем более эффективным будет устройство. Профессиональные плазменные резаки способны работать на 60% и выше.
Параметры плазменного газа
Большинство плазменных резаков используют сжатый воздух с давлением от 4 до 7 бар. Чем выше давление, тем больше мощность плазменной струи и, следовательно, выше качество и скорость резки.
Охлаждение плазменной горелки
Охлаждение ручки – важный аспект, на который нужно обращать внимание. В большинстве плазменных резцов среднего размера рукоятка охлаждается сжатым воздухом из компрессора, тогда как в более крупных плазменных резцах промышленного типа из-за большей силы тока и выработки большего количества тепла рукоятка охлаждается жидкостью из встроенного охладителя
Благодаря данной бизнес-идее вы можете самостоятельно организовать домашнее производство широчайшего ассортимента продукции. Все что вам нужно станок компьютер и немного опыта работы в программах с векторной графикой, cad-системах, которым можно обучатся в интернет по онлайн курсам или видео-урокам. А дальше только масштабировать свой производственный бизнес. Изделия из металла отличаются надежностью и долговечностью. При нанесении на готовые металлические изделия акриловой краски их срок гарантийной эксплуатации начинается от 15-ти лет.
Плазменная резка и ее преимущества
Плазменная резка – процесс резки электропроводящих материалов с использованием плазменной электрической дуги при температуре до +30 000 °C.
Первое преимущество использования плазменного резака – нет необходимости подготавливать устройство к началу работы, например, нагревать горелку или материал, который необходимо разрезать. Плазменный резак сразу готов к использованию и обеспечивает высокую эффективность, достигая очень высоких скоростей обработки материала. Например, производительность плазменного резака с ЧПУ в сравнении с кислородно-газовым методом выше почти в семь раз, что кардинально влияет на эффективность работы.
Резак может использоваться для резки различных материалов и особенно металлов различной толщины. Стандартный диапазон толщины составляет от 0,5 мм до 160 мм. Плазменный резак характеризуется, прежде всего, высокой точностью резки и способностью обработки материала вертикально и под углом. Резак минимально влияет на структуру разрезаемого материала, что обусловлено чрезвычайно узкой зоной резания и низким нагревом. Устройство очень быстро пробивает материал, гарантируя небольшой разрыв и минимальную потерю материала, а края и поверхность остаются гладкими и без лишних дефектов.
Преимущества и недостатки плазмореза
Часто при выполнении различных строительных работ используются именно плазморезы, что можно заметить по многочисленным видео. У такого оборудования есть немало преимуществ.
- Допускается обработка различных металлов, включая сталь, нержавейку, чугун, алюминий и различные сплавы.
- Саму заготовку не нужно предварительно подготавливать, то есть можно смело резать поверхность с остатками краски или ржавчины.
- Благодаря плазморезу срез получается ровным и очень точным. При этом здесь нет окалины или наплывов.
- Благодаря особенностям устройства тепловая деформация будет минимальной, причем это касается даже тех случаев, когда лист металла имеет небольшую толщину.
- Использование плазмореза безопасно, ведь во время работы баллоны с газом не нужны.
- При желании можно выполнить фигурные срезы.
Естественно, идеального оборудования для нарезания металлов не существует. Так, и у плазморезов есть свои минусы.
- В первую очередь стоит отметить ограничения по толщине металла. Наиболее продвинутые промышленные устройства могут нарезать металл толщиной максимум в 100 мм.
- Заготовку необходимо располагать строго перпендикулярно. Допустимое отклонение – это 50°. В некоторых моделях оно составляет всего 10°.
- Нельзя выполнять плазменную резку, подключив к аппарату сразу два резака.
Если внимательно изучить особенности плазмореза, то можно понять, что преимуществ у такого оборудования больше. При просмотре множества видео вы убедитесь в том, что агрегат подойдет для обработки металлов при создании ограждений, кронштейнов, вентиляционных систем и т. д.
Свойства технологии
Промышленные и бытовые приборы объединяют общие принципы работы плазменной резки:
- создание электродуги;
- образование ионизированного газа;
- создание высокоскоростного потока плазмы;
- воздействие этой активной средой на обрабатываемый материал.
Для плазменно-дуговой резки характерны:
- Температура потока. Величины находятся в диапазоне 5000–30000°C. Определяется видом обрабатываемого материала: нижние значения используют для цветных металлов, верхние — для тугоплавких сталей.
-
Скорость потока. Значения в пределах 500–1500 м/с. Настраивается под определённый вид обработки:
- толщина заготовки;
- вид материала;
- тип распила (прямой или криволинейный);
- длительность работы плазматрона.
- Газ, применяемый для плазменной резки. При обработке чёрных металлов (сталей) используют активную группу, — кислород (O2) и воздух. Для цветных металлов и сплавов, — неактивную: азот (N2), аргон (Ar), водород (H2), водяной пар. Объясняется тем, что цветные металлы окисляются кислородом (начинают гореть), поэтому применяется среда защитных газов. Кроме этого, комбинируя состав газовой смеси, можно повысить качество обработки.
-
Ширина разреза. Здесь наблюдается прямая последовательность: с ростом показателей, увеличивается ширина реза. На её величину влияет:
- толщина метала и его вид;
- диаметр сопла;
- сила тока;
- расход газа;
- скорость реза.
- Производительность. Определяется скоростью обработки. Например, для бытовых агрегатов и по ГОСТ, величина не превышает 6,5–7 м/мин (~0,11 м/сек). Зависит от толщины, вида металла, скорости газовой струи. Естественно, что с увеличением размеров, скорость обработки падает.
Качество обработки
Качество реза — важный фактор при обработке металла, особенно, если это плазменная резка труб. Определяется режимом работы, мастерством исполнителя. Плазменно-дуговая резка регламентируется ГОСТ 14792-80. Международный стандарт качества — ISO 9013-2002.
Документами определяются основные критерии:
- Допуск на перпендикулярность или угловатость. Показывает отклонения от перпендикуляра и плоскости реза к поверхности обрабатываемого изделия.
- Оплавление верхнего края. Трещины в точках обработки не допускаются. Верхний край может быть острым, оплавленным, оплавленно-нависающим.
- Шероховатость. По ГОСТ делится на три класса, 1, 2 и 3.
Плюсы и минусы плазменного раскроя
К основным положительным характеристикам применения плазменной системы относят следующие аспекты:
- Универсальность технологического процесса.
- Автоматическая плазменная резка.
- Высокие показатели скорости операции при работе с материалами средней и малой толщины.
- Высокоточный и качественный рез, исключив дополнительных механических операций.
- При работе с электроплазменной средой практически исключается загрязнение воздуха.
- Нет необходимости предварительного разогрева поверхности, что снижает временные рамки прожига.
- Выполняемые работы считаются относительно безопасными, так как нет необходимости волочить за собой баллоны с газом, которые являются взрывоопасными.
К минусам электроплазменной технологии относят:
- Ценовая составляющая плазмотрона и его конструкционные особенности, что повышает себестоимость выполнения работ по резке металла.
- Незначительная толщина прореза.
- Высокие показатели шума, так как газовый элемент из плазмотрона выходит на околозвуковой скорости.
- Необходимо качественное техническое обслуживание агрегата.
- Если в качестве газообразного элемента используется азот, то это способствует выделению большого количества вредных веществ в атмосферу.
- К конфигурации плазмотрона нельзя подключить дополнительный плазменный резак для ручной обработки металлической поверхности.
Также существенным недостатком при работе плазменной установки считается отклонение от перпендикуляра резания на угол не более 50 градусов.
Принцип резки металлов высококонцентрированной плазмой
Для локального повышения температуры в зоне плазменного столба необходим мощный источник энергии (им в большинстве типов промышленных установок является обычный сварочный генератор и концентрированный поток окисляющего газа), а также герметичный объём, где возбуждается разряд.
Последовательность резки металла при газовой и плазменной резке разная. В первом случае резак имеет в своём составе две коаксиально размещённых трубы. Через одну из них – внешнюю – под большим давлением прокачивается инертный газ (это может быть аргон или двуокись углерода), задача которого – сжать поток пламеобразующего газа – кислорода, который в это же время подаётся по внутренней трубе плазмотрона. Такая конструкция ограничивает неконтролируемое распространение пламени по разделяемой поверхности, повышает энергетические характеристики источника тепла, и исключает оплавление кромок разрезаемого фрагмента лома. В стационарных аппаратах современного типа перемещение инструментальной головки может программироваться, в зависимости от конфигурации исходного изделия. Резка на плазме при помощи плазменных резаков переносного типа производится перемещением инструментальной головки самим оператором.
Принцип плазменной резки металла
В электрических плазмотронах сжатие столба дуги производится поперечным потоком среды-диэлектрика (чаще всего ею является индустриальное масло, хотя может быть и вода). Для создания больших давлений, которые достигают 5…10 ат, в комплектацию электрического плазмотрона входит также соответствующая насосная установка. Это снижает компактность оборудования, поэтому плазменные резаки с применением электрического дугового разряда применяются на специальных участках, для разделки особо крупногабаритных фрагментов лома (размерами более 200 мм). Их преимущество – высокая производительность процесса, которая достигает по стали 20000 мм3/мин, а при пониженных требованиях к точности – и 40000 мм3/мин.
Технология плазменной резки
Для резки лома чугуна, алюминия и других цветных металлов постепенно приобретает распространение технология мультиплазмирования, для которой характерно возбуждение электрического разряда в водной или спиртсодержащей среде. Соответствующие аппараты отличаются компактностью, однако требуют высококвалифицированного обслуживания и настройки.
Независимо от конструкции, аппарат для резки металла плазмой создаёт в рабочей зоне локальные температуры от 6000 до 20000С, чего достаточно не только для размерного плавления наиболее тугоплавких металлов, но и для размерного испарения частиц, которые выносятся потоком среды из зоны разделения. Скорость потока при этом достигает 500…1000 мс.
Достоинства и недостатки
Перед тем как принять решение о приобретение плазменного резака, нужно ознакомиться со всеми положительными и отрицательными сторонами этого оборудования. Ведь, к примеру, в домашних условиях его может заменить обычная болгарка.
Итак, плюсы использования резака для плазменной резки металлов.
- Большая скорость резки, соответственно уменьшение времени на этот процесс. По сравнению с другими режущими инструментами (кислородная горелка, например) скорость выше в шесть раз. Уступает только лазерной резке.
- С помощью плазменного инструмента можно резать толстые заготовки, что иногда не под силу болгарке.
- Режет любые виды металлов. Главное – правильно выставить режим работы.
- Минимальный подготовительный этап. Зачищать поверхности деталей от ржавчины, грязи, масляных пятен нет никакого смысла. Они для резки не помеха.
- Высочайшая точность среза и высокое его качество. Для ручных агрегатов для точности среза используются специальные упоры, которые не дают резаку смещаться в плоскости. Срез получается без наплывов, ровным и тонким.
- Невысокая температура нагрева, кроме зоны среза, поэтому заготовки не деформируются.
- Возможность фигурного среза. И хотя этим могут похвастаться и другие режущие инструменты, но, к примеру, после кислородной горелки придется края среза шлифовать и убирать подтеки металла.
- Стопроцентная безопасность проводимых операций, ведь никаких газовых баллонов в комплекте оборудования нет.
Минусы:
- Высокая цена оборудования.
- Возможность работать только одним резаком.
- Необходимо направление плазмы выдерживать строго перпендикулярно плоскости обрабатываемой детали. Правда, сегодня можно приобрести аппараты, которые режут изделия под разными углами: 15-50°.
- Толщина разрезаемого изделия ограничена, потому что самые мощные плазморезы могут разрезать металл толщиною 100 мм. С помощью кислородной горелки можно резать толщину 500 мм.
И все же плазморезы сегодня достаточно востребованы. Ручные часто используются в небольших цехах, где требуется провести большой объем резки металлов, и где к качеству разреза предъявляются жесткие требования. Обязательно посмотрите видео, которое специально размещено на этой странице сайта.
Советы и нюансы
Еще одной отличительной положительно характеристикой метода является то, что во время процесса происходит нагрев лишь небольшого локального участка. Да и остывает этот участок намного быстрее, чем при лазерной или механической резке.
Охлаждение необходимо только для двух составных элементов – катода и сопла, как самых нагруженных. Это без проблем производится с помощью рабочей жидкости.
Плазменная дуга и струя.
Дуга начинает работать стабильно в результате рабочего соотношения катода и сопла с паром из сжатого раскаленного воздуха. На катоде локализуется отрицательный заряд, на наконечнике сопла – соответственно положительный. В результате этого образуется промежуточная дуга.
Лишняя влага впитывается специальным материалом, который находится в резервуаре камеры плазмотрона.
Правила безопасности при данном методе имеют строжайший характер, потому что все аппараты плазменной резки могут быть очень травматичными для мастера. Особенно это касается моделей с ручным управлением.
Все будет в порядке, если вы будете соблюдать рекомендации по защитной амуниции мастера: щиток, затемнённые очки, защитные ботинки и т.д. В этом случае вы сможете уберечься от главных факторов риска данного метода – капель расплавленного металла, высокого напряжения и раскаленного воздуха.
Еще один совет по безопасности – ни в коем случае не стучать резаком по металлу для удаления металлических брызг, как это делают некоторые мастера. Вы рискуете повредить аппарат, но главное – поймать кусочки расплавленного металла, например, лицом или другой незащищенной частью тела. Лучше поберечь себя.
Экономия расходных материалов занимает не последнее место в эффективной резке. Для этого зажигаем электрическую дугу не слишком часто, а точно и в срок, чтобы не обрывать ее без надобности.
Экономия ресурсов также распространяется на силу и мощность тока. Если рассчитать его правильно, вы получите не только экономию, но и отличный срез без заусениц, окалины и деформации металла.
Для этого следует работать по следующей схеме: сначала подать ток высокой мощности, сделать пару – тройку разрезов с его помощью. Если сила и мощность тока великоваты, на металле сразу же будет образовываться окалина из-за значительного перегрева.
После осмотра срезов будет ясно, оставить ток на этом уровне или изменить его. Иными словами, работаем экспериментально – малыми пробами.
Плазмообразующий газ
Самым популярным и самым дешевым газом для плазменной резки металлов является обычный воздух. Особенно воздух подходит для ручной плазменной резке. Это самый распространенный газ, который делает процесс плазменной резки металла очень дешевым и доступным. Воздух может применяться для резки металла толщиной до 50 мм и с некоторыми ограничениями – больших толщин. Ограничением применения воздуха для плазменной резки является насыщение среза оксидом азота, что является неприемлемым в некоторых случаях.
Для плазменной резки на станках ЧПУ используют двойной газ. Для резки металла толщиной от 10 до 25 мм применяют сочетания азота и дополнительно водяного тумана, как вспомогательного. При более тонких листах разрезаемого металла охлаждение мелатта в зоне реза происходит слишком быстро, что а) затрудняет резку металла б) кромка становиться грубой, чистота и качество реза падают в) нижняя поверхность изделия покрывается шлаком по кромке реза, что в дальнейшем потребует дополнительной механической обработки.
Для того компенсации этих недостатков азотно-водной смеси надо уменьшить скорость резки металла и увелицить силу тока плазмы.
Для резки листов металла толщиной более 25 мм применяются сложные газовые смеси на основе аргона или водорода, и дополнительно как вторичный газ используется азот или двуокись углерода. Водород с азотом позволяют устранить недостатки азотной смеси – а именно нитрирующего эффекта кромок деталей.
Плазменная резка с использованием углекислого газа является более дорогим по сравнению с плазменной резкой на азоте и воздухе, однако срез и качество резки изделий из металла намного выше. Качество реза получается ровнее и чище. Давление газа при плазменной резке. Давление режущего газа при плазменной резки – одно из важных параметров. Правильный выбор давления газа позволяет гарантировать высокое качество плазменной резки металла, а также продлевает сроки службы электродов и плазматронов. При автоматической плазменной резке за давлением следит система ЧПУ станка и не допускает слишком низкого или слишком высокого давления. При низком давлении плазмотрон недостаточно охлаждается, что может вызвать его повреждение, при высоком – падает качество резки и быстрее изнашиваются компоненты станка по плазменной резке металла.
Выбор оптимальная ширина реза и угла наклона
Качество детали после плазменной резки определяют следующие параметры:
• Линейное отклонение (точность реза);
• Перпендикулярность торцевой поверхности (плоскость реза);
• Гладкость и шероховатость реза;
• Размер зоны термического влияния.
Все эти параметры напрямую зависят от ширины реза и угла наклона кромок. Сама форма кромок зависят от уже выше рассматриваемых параметров: • Тока и мощность дуги;• Скорости расхода газа для образования плазмы;• Скорости реза.
Линейные отклонения в основном зависят от точности перемещения кареток станка для плазменной резки металла, а также от ширины реза и точности определения ее ЧПУ станка.
Увеличение или неточность отслеживания любого из параметров приводят к увеличению или уменьшению ширины реза, что негативно сказывается на качестве торцевой поверхности детали, приводит к образованию ступенек и/или нарушению линейных размеров детали вырезаемой на плазменной резке.
В общем случае для оценки ширины реза можно пользоватья простой формулой: ширина реза равна диаметру сопла умноженному на 1,5.
Причины увеличения ширины реза деталей на станке плазменной резки
1. Зависимость от размера отверстия сопла и мощности дуги. При увеличении размера сопла и /или можности дуги увелицивается ширина реза. При автоматической плазменной резке металла системы ЧПУ автоматически компенсируют ширину реза для получения точных заданных линейных размеров деталей.
2. На ширину реза влияет также износ электрода, что приводит к увеличению ширины реза. Поэтому не следует пренебрегать заменой изношенных частей станка для плазменной резки на новые . ЧПУ станка плазменной резки не всегда может скомпенсировать износ электрода, а соответственно размеры получаемых деталей будут меньше.
3. Рез также увеличивается при увеличении тока дуги и увеличении зазора. Ширина реза также увеличивается при неравномерности подачи рабочего газа и низкой скорости реза.
Причины узкого реза плазмой
Узкий рез возникает из-за:
малого факельного зазора
низкого тока дуги
излишнего расхода плазмообразующего газа
большой скорости резки.
Даже для станков плазменной резки с ЧПУ необходимо периодически вручную контролировать параметры резки металл с целью не допущения выхода их за граничные значения.
