7 возможностей плазменной резки

Выбор плазмотрона

Чтобы правильно выбрать аппарат для плазменной резки металла, нужно определиться, какими характеристиками должен обладать прибор. Исходными данными могут быть:

Хорошим вариантом оптимальной цены и мощности является модель Сварог CUN 40 B (R 34). Это лёгкий и компактный прибор, который применяется в раскрое тонколистовых металлов менее 0,12 см. Он прост в управлении, неприхотлив в эксплуатации, расход сжатого воздуха минимальный.

К аппаратам с наилучшими показателями энергосбережения можно отнести модель AURORA PRO AIRFORCE 60 IGBT. Он подойдёт для резки материала, проводящего ток. Принцип работы основан на бесконтактном поджиге дуги. Результатом проведения резки является качественная работа без деформации металла.

Для резки толстого металла подойдёт модель BRIMA CUT 120. Устройство используется при резке цветного, углеродистого, нержавеющего металла и меди. Толщина металла может доходить до 35 мм. Он имеет встроенную регулировку дуги и плавно изменяет рабочие параметры устройства.

Чем обусловлен выбор плазмореза?

Главным правилом выбора любого оборудования считается соответствие его технического и эксплуатационного потенциала конечной цели-результату. Тем более что цена устройства тоже определяется его техническими характеристиками.

Таким образом, правильно выбранная установка для воздушно плазменной резки определяется определенными критериями.

Интенсивность загрузки, в зависимости от уровня эксплуатации — своими руками для бытовых потребностей или на промышленном уровне.

Видео:

Для небольших мастерских оптимально подходят воздушно-плазменное оборудование инверторного типа со стабильной дугой и средним уровнем КПД.

Такой тип устройств устойчив к скачкам напряжения, но больше весит, а его цена находится в средней категории.

Тогда как для домашней сварки лучше использовать ручной плазморез компрессорного типа, работающий при стабильном напряжении. Его цена, как правило, более доступна.

Сила тока и толщина металла. Эти два критерия объединены не случайно.

Их взаимосвязь определяется спецификой аппарата для плазменной резки — чем толще металлическая заготовка, тем большая сила тока потребуется для ее обработки.

Кроме того, цена оборудования для плазменной резки зависит от запаса его мощности. И чем мощнее аппарат, тем выше его цена.

Режим работы оборудования. Определяется продолжительностью сварки.

Одним из важных эксплуатационных параметров, указанных в технических характеристиках любого плазмореза, является продолжительность включения (ПВ).

Этот показатель может составлять от 35% до 100%, что, соответственно, означает непрерывную загрузку в течение 3,5 минут или 100 минут.

Если аппарат используется в домашних условиях, интенсивность его загрузки можно регулировать, так как изготовление хозяйственных предметов не требует непрерывной работы.

К примеру, если ПВ устройства равняется 35%, что означает 3,5 минуты непрерывной работы, то по истечению указанного времени, аппарат необходимо выключить и подождать, пока он остынет.

Но для сварки на промышленном уровне нецелесообразно использовать оборудование, показатель ПВ которого составляет меньше 100%. Правда, и цена такого аппарата будет на порядок выше.

Преимущества и недостатки плазменной резки

По сравнению с лазерной резкой, работы по резке металлов с помощью плазмы имеют много достоинств:

1. Материал можно точно и быстро разрезать независимо от того, какой он толщины.
2. С помощью плазмы разрезается любой металл: тугоплавкий, черный, цветной.
3. Аппаратом для плазменной резки можно обрабатывать не только металл, но и другие материалы.
4. Плазмотроном легко режутся материалы различной ширины и под углом.
5. Во время работ в воздух практически не выбрасываются загрязняющие вещества.
6. Изделия получаются практически без загрязнений и с наименьшим количеством дефектов.
7. Плазмотроном можно выполнять художественные работы. С его помощью доступна художественная резка деталей, сложная фигурная резка.
8. Так как металл перед работой прогревать не нужно, сокращается время прожига.

Все достоинства плазменной резки можно увидеть на видео ниже.

Как и любой аппарат, наряду с преимуществами, плазмотрон имеет свои недостатки:

• необходимость соблюдения правила обслуживания;
• большой шум, создаваемый аппаратом во время его работы;
• толщина разрезаемого металла не должна быть более 10 сантиметров;
• высокая стоимость плазмотрона.

Технические характеристики

Установка плазменной резки металла с ЧПУ имеет ряд параметров, которые обуславливают ее производительность, возможности. Характеристики плазмотрона:

1. Размер рабочего стола, возможность изменения его положения.
2. Размеры направляющих.
3. Дополнительные настройки ЧПУ, версия программного обеспечения.
4. Мощность плазмотрона.
5. Максимальная температура нагревания.
6. Скорость разрезания металла.
7. Точность оборудования, допустимые погрешности.
8. Вид газа, образующего плазменный поток.
9. Используемый охлаждающий газ.

Некоторые модели работают на переменном токе, но большинство использует при рабочем процессе постоянный.

Оборудование для резки плазмой

Для резки металла плазмой выпускаются аппараты промышленного и бытового назначения. Все агрегаты для резки плазмой имеют в своём составе:

• источник питания;
• плазмотрон;
• компрессор для нагнетания сжатого газа;
• кабели и шланги, служащие для соединения элементов оборудования.

Источник питания может представлять собой инвертор или трансформатор. Инверторные агрегаты лёгкие, экономичные, обладают высоким коэффициентом полезного действия. Их часто применяют в небольших производствах. Имеют ограничение по силе тока — 70 А, способны резать материал только небольшой толщины до 30 мм.

Трансформаторные устройства более мощные, имеют больший вес и размеры. Они более устойчивы к перепадам напряжений, способны к долгой непрерывной работе и часто используются в станках с ЧПУ. Оборудование с системой водяного охлаждения способно резать металл толщиной до 100 мм. Источники питания для резки с применением кислорода имеют силу тока в диапазоне 100—400 А. При использовании азота, как плазмообразующего газа, этот диапазон увеличивается до 600 А.

Плазмотрон — это основной узел всех установок. В его состав входит:

• внутренний электрод;
• рабочее сопло;
• изолирующий корпус с охлаждением;
• устройство подачи плазмообразующего вещества.

В зависимости от условий обработки применяют разные газы для плазменной резки. Для сталей и сплавов применяют кислород и воздух. Воздушно-плазменная резка используется для обработки низколегированных сталей. При обработке цветных металлов плазмообразующими газами могут быть аргон, азот, водород. Это обусловлено тем, что в среде кислорода цветные металлы начинают окисляться. Смесь аргона с водородом чаще используется для резки нержавеющей стали и алюминия.

Температура потока газа находится в пределах 5000—30000 °C. При нижних значениях температур обрабатываются цветные металлы, при верхних — тугоплавкие стали.

Обработка цветных сплавов

Во время обработки цветных металлов применяются различные способы резки с учетом плотности материала, его типа и иных технических показателей. Для разрезания цветных металлов необходимо соблюдение таких рекомендаций:

1. Резка алюминия — для материала толщиной до 7 см, может применяться сжатый воздух. Использование его нецелесообразно во время низкой плотности материала. Качественный рез алюминиевого листа до 2 см достигается во время применения чистого азота, а с толщиной 7−10 см при помощи водорода с азотом. Порезка плазмой алюминия при толщине более 10 см производится смесью водорода с аргоном. Такой же состав советуют применять для толстостенной высоколегированной стали и меди.
2. Порезка нержавеющих сталей — для проведения работ не советуют применение сжатого воздуха, с учетом толщины материала может использоваться чистый азот или смеси с аргоном. Нужно учесть, что нержавеющая сталь довольно чувствительна к действию переменного тока, что может приводить к изменению ее структуры и более быстрому выходу из эксплуатации. Порезка нержавейки производится при помощи установки, которая использует принцип косвенного действия.

Виды плазморезов

Понимая принцип работы плазмореза и его устройство, рассмотрим разновидности оборудования. Это поможет определиться с деталями выбора под конкретные задачи на производстве.

Плазморезы по типу резки

Плазморезы бывают ручными и автоматическими

Это важно учесть при выборе, чтобы оборудование подходило под предстоящие процессы

Плазморезы для ручной резки

Применяются для работы с небольшими сечениями 1-10 мм. Это актуально для гаража и небольшой мастерской, где изготавливаются двери, ворота, калитки, мангалы. Им удобно прорезать скважины, вырезы под замки и петли, кроить заготовки под полотна и гнутые короба. Оборудование подороже способно прорезать 10-30 мм.

Это расширяет сферу использования и подходит для вырезания заготовок под последующую механическую обработку на производстве (изготовление фланцев, валов, порезка труб и т. д.). Такие установки мобильны и удобны.

Плазморез для ручной резки.

Плазморез для автоматической резки

Используются с режущими головками, перемещаемыми на кронштейнах портального или консольного типа. Управляются с ЧПУ. Могут одновременно вести резку сразу 2-4 головками. Подходят для кроя деталей, габаритами от 1х1 до 3х30 м. Нуждаются в достаточном месте и сложны при транспортировке.

Станок для плазменной резки.

Плазморезы по типу используемого газа

Для работы плазмореза необходим воздух, чтобы ионизироваться в электрической дуге. Здесь различаются два типа оборудования:

Плазморезы на сжатом воздухе

Бытовой и полупрофессиональный класс. Стоят дешевле, просты в управлении (регулируется только сила тока), универсальны. Совсем маленькие аппараты рассчитаны на крой сечения до 10 мм. Более мощные справятся с 12-25 мм. Главным плюсом является недорогое обслуживание (цена сопел, единоразовая покупка компрессора). В последствии ничего дорогостоящего докупать не придется.

Плазморезы на аргоне, кислороде, азоте или их смесях

Применяются на крупных станках по плазменной резке. Нуждаются в продолжительных настройках, зато способны выполнять рез быстрее, точнее и сложнее. Необходимо регулярно тратиться на закупку баллонов с газом. Такой тип подходит для крупных предприятий с большим объемом выпускаемой продукции.

Станок для плазменной резки на аргоне.

Плазморезы по типу поджига дуги

Еще плазморезы делятся по способу возбуждения электрической дуги:

• Контактные. Этот тип поджига встречается в бытовых инверторах. Соплом плазмотрона необходимо коснуться изделия, к которому подсоединена масса. Простая конструкция горелки реже ломается, но сопло быстрее покрывается окалинами.
• Пневматические. Образуют дугу самостоятельно при подаче газа (без касания об изделие). Это удобно для частого перемещения и выполнения мелких резов. Экономит ресурс сопла и повышает производительность.
• Высокочастотные (HF). Самый комфортный тип поджига, достигаемый за счет осциллятора. Дуга возбуждается высокочастотным импульсом, между катодом и анодом в сопле. При подносе к изделию автоматически переходит в режущую. Тип поджига подходит для точного начала реза, чтобы на заготовке не осталось электрических следов.

Плазморезы по типу охлаждения

Воздушное

Применяется в бытовых и полупрофессиональны моделях. Тепло с горелки удаляется естественным путем в окружающий воздух. Внутри каналы остужаются благодаря подаче кислорода или инертного газа. В самом корпусе расположен вентилятор, обдувающий трансформатор и выпрямляющий блок. При работе потребуются периодические перерывы, чтобы не расплавить сопло.

Плазморез с воздушным охлаждением.

Жидкостное

Используется на промышленных версиях оборудования. В плазмотроне есть каналы, по котором, при помощи водяного насоса, циркулирует дистиллированная вода с этиловым спиртом. Это быстро забирает тепло и позволяет работать аппаратом без перерывов. Подходит для объемных задач или эксплуатации установки в две смены.

Особенности устройств для плазменной резки

Плазморез — это аппарат для воздушно-плазменной резки, в котором основным режущим инструментом является струя плазмы.

Аппарат оборудован следующими устройствами:

• Источник питания — представляет собой трансформатор или инверторное устройство для преобразования напряжения и подачи тока к электрической дуге;
• Плазмотрон — основа прибора, главный элемент, обеспечивающий процесс появления плазмы. В свою очередь, устройство плазмотрона предусматривает такие составляющие: сопло — конус, формирующий струю из плазмы, электрод — катод из металла, корпус, изолятор;
• Воздушный компрессор — необходим для подачи сжатого воздуха;
• Электрокабель — соединяет источник питания с плазмотроном;
• Шланг — соединяет компрессор и плазмотрон.

Сфера использования плазменной порезки

Применение плазмотронов такой большой популярностью пользуется не зря. Во время относительно простой эксплуатации, а также не очень высокой стоимости ручного оборудования (в отличие от других устройств для резки) можно добиться высоких показателей касательно качества полученного реза.

Использование плазменной порезки металла получило свое распространение в таких производственных сферах:

1. Сооружение металлоконструкций.
2. Обработка металлопроката — при помощи плазмы можно разрезать почти любой вид металла, в том числе черный, тугоплавкий и цветной.
3. Разные сферы промышленности, авиастроение, капитальное строительство зданий, машиностроение и т. д. — во всех этих областях не обойтись без применения плазменных резаков.
4. Обработка деталей и художественная ковка. При помощи плазменного резака можно изготовить деталь почти любой сложности.

Использование станков с плазменной резкой ручных установок не заменило. Таким образом, художественная резка плазмой дает возможность изготовить уникальные детали, которые точно соответствуют замыслу художника для применения их в качестве декоративных украшений лестниц, перил, заборов, ограждений и т. д.

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.

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.

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.

Что такое плазменная резка металла, технология процесса

Если объяснять эту технологию простыми словами, то плазменная резка – это процесс нагрева металла струёй плазмы. Для выполнения такой задачи используют специальный аппарат – плазморез. Он формирует высокотемпературную электродугу, которая располагается между соплом резака и материалом. Температура дуги достигает 5000ºС. Но её недостаточно для эффективной резки металла, так что дополнительно в рабочую область подаётся газ, который формирует плазму с температурой до 30000ºС.

Плазма ярко светится, скорость её выхода из сопла достигает 1500 м/с. Вместе всё это и режет металл, как горячий нож масло

3 Устройства для ручной плазменной резки металлов

Они состоят из плазмотрона, источника питания, набора кабелей и шлангов, с помощью которых производится соединение плазмотрона с источником питания и газовым баллоном или компрессором. Плазмотрон (плазменный резак) – главный элемент такого оборудования. Иногда по ошибке так называют весь аппарат. Возможно, это обусловлено тем, что применяемые для плазмореза источники питания не отличаются от подобных им устройств и могут использоваться вместе со сварочным оборудованием. А единственным элементом, который отличает плазменный аппарат от другого устройства, и является плазмотрон. Его основные составляющие:

• сопло;
• электрод;
• термостойкий изолятор, расположенный между ними.

Плазмотрон – это оборудование, которое энергию электрической дуги преобразует в тепловую энергию плазмы.Внутри его корпуса имеется цилиндрическая камера с выходным каналом (соплом) очень маленького диаметра. В тыльной части камеры установлен электрод, который служит для образования электрической дуги. Сопло отвечает за скорость и форму потока плазмы. Аппарат ручной плазменной резки применяется для раскроя металла вручную – оператор держит плазмотрон в руках и ведет его над линией реза.

Так как рабочий инструмент находится все время на весу, и поэтому может быть подвержен перемещениям из-за непроизвольных движений исполнителя, это неизменно отражается на качестве раскроя. Рез может быть неровным, с наплывами, следами рывков и так далее. Для облегчения и улучшения качества работы существуют специальные подставки, упоры, надеваемые на сопло плазмотрона. Они позволяют поставить оборудование непосредственно на заготовку и вести его вдоль линии реза. Зазор между металлом и соплом в этом случае всегда будет соответствовать предъявляемым требованиям.

При ручной резке плазмообразующим и защитным (для охлаждения сопла и удаления продуктов резки) газом может быть воздух или азот. Они подаются от магистрали, баллона или встроенного в оборудование компрессора.

Лазерная резка против плазменной – что лучше

Плазменная резка и технология лазерной резки постоянно конкурируют друг с другом. При определенных условиях они могут быть взаимозаменяемыми, но есть моменты, в которых целесообразнее выбрать одну из них.

В задачах, где качество деталей имеет первоочередное значение, лазерная технология будет предпочтительней. Она позволяет получить точный перпендикулярный рез, таким образом, кромки деталей будут лучше.

Нагрев при лазерной обработке локален, в результате удается избежать деформации изделий, так как зона термического воздействия маленькая. Еще одним плюсом является точность получаемых деталей, особенно при формировании отверстий и фигур сложной конструкции.

Схема лазерной резки металла.

Основным преимуществом данной технологии является высокая производительность. Особенно это касается работы с листовым материалом толщиной до шести миллиметров. В таком случае обеспечивается высокая скорость обработки и хорошая точность.

Лазерная обработка не оставляет на тонколистовом металле окалин или других дефектов. Это позволяет отправлять полученные детали в использование или передавать на следующие технологические этапы производства без дополнительной обработки.

Для металлов толщиной 20-40 миллиметров лазерная резка применяется редко, а при больших толщинах она не используется.

Плазменная, по сравнению с лазерной резкой, позволяет обрабатывать более широкий спектр материалов по толщине. В этом случае также обеспечивается достаточно хорошее качество работы.

Особенно эффективной такая технология оказывается в работе с медью, легированными и углеродистыми сталями, алюминием и сплавами на его основе. Следует учитывать, что этот метод имеет некоторые ограничения по толщине металлов, к которым он применим.

Плазменной резке характерна конусность поверхности реза от трех до десяти градусов. Формирование отверстий в материалах большой толщины может привести к отличию верхнего и нижнего радиусов. Так в металле толщиной 20 мм радиусы отверстий могут отличаться на 1мм.

Итак, однозначно сказать, что лучше: плазменная или лазерная резка нельзя. Как видно из приведенного выше описания, обе технологии хорошо справляются только с материалами небольшой толщины.

Действие лазерного резака.

В то же время, качество резов, полученных на тонколистовом металле с помощью лазерной резки, существенно выше. Так что в случае необходимости получения деталей сложной формы она будет предпочтительней.

Кроме того лазерное оборудование позволяет решать более широкий спектр задач. С его использованием можно выполнять разметку, маркировку, формировать отверстия и т.д. Что касается срока службы лазерных агрегатов, то они несравнимо больше, чем у плазменных.

Существенным критерием также является стоимость оборудования. Аппараты для плазменной резки стоят дешевле. Однако необходимо учитывать и другие критерии, такие как стоимость расходных материалов, а также срок службы. В итоге может получиться, что лазерное оборудование выйдет дешевле.

В итоге сравнивая все параметры, можно сделать вывод, что работать с тонкими деталями выгоднее лазерной резкой, а с более толстыми – плазменной. Расходы при эксплуатации оборудования будут зависеть от многих факторов, поэтому в каждом конкретном случае они могут существенно отличаться друг от друга.

Разновидности

Плазменные резаки с ЧПУ разделяются по разным факторам. Если говорить о конструкции, можно выделить две группы:

1. Передвижные компактные модели, которые имеют специальные колесики для перемещения по мастерской.
2. Стационарные станки. Крупногабаритные с большой массой.

По способу размещения проката выделяется два типа установок:

1. Станки с порталом, которые позволяют надежно закреплять заготовки, делать более точные резы.
2. Консольные машины, у которых отсутствует рабочий стол. Не относятся к промышленным установкам.

Оборудование разделяется по допустимому количеству разрезаемых металлических листов, виду обрабатываемых заготовок. Одни модели предназначены для разрезания листового материала, другие для разделения труб.

Стационарный плазменный резак с ЧПУ

Устройство аппарата для резки плазмой

По своей сущности плазмотрон представляет собой генератор плазмы. Это надёжное и компактное устройство, в котором легко регулируется пуск, мощность и остановка рабочих режимов.

Плазмотрон состоит из конструктивных элементов:

1. Кожух.
2. Корпус фторопластовый.
3. Электродный узел.
4. Механизм закрутки воздушного потока.
5. Втулка изоляционная.
6. Электрод.
7. Гайка сопла.
8. Сопло.

Основными расходными материалами прибора являются сопло и электрод. Они изнашиваются с одинаковой интенсивностью, поэтому менять их следует одновременно. Несвоевременная замена повлияет на качество реза и приведёт к износу остальных элементов устройства.

Кожух применяется для защиты прибора от металлической пыли и брызг металла. Кожух и плазмотрон периодически необходимо чистить от загрязнений.

Плазменная резка — что это

Что такое плазменная резка? Это обработка металлических изделий, где резцом служит струя плазмы.

Отличия плазменной резки от лазерной

Плазма, представляет собой поток ионизированного газа, разогретого до нескольких тысяч градусов. Содержит частицы с положительным и отрицательным зарядом. Имеет квазинейтральные свойства. То есть, в бесконечно малом объёме, суммарный заряд уравновешивается и равен нулю.

Тем не менее, наличие свободных радикалов, означает, что плазма является проводником электричества. Сочетание высокой температуры, электропроводности и высокой скорости потока (больше скорости звука) позволило в прошлом веке разработать и создать для резки металла плазменное оборудование.

Резак прямого действия

Между резаком (катодный узел) и изделием (анод) зажигают электрическую дугу. Катод (электрод) помещён внутрь корпуса, имеющего сопло. Газ, под давлением, проходя мимо электрода, разогревается до высоких температур и ионизируется. Высокая скорость потока создаётся при прохождении сопла. Электродуга плавит металл. Раскалённый газ обеспечивает вывод из зоны нагрева.

Резак косвенного действия

Этот метод позволяет обрабатывать обычные металлы, но, и с малой электрической проводимостью, и диэлектрики. В отличие от предыдущей схемы, источник электроискры помещён в резаке. Поэтому, воздействие на обрабатываемые изделия оказывает только поток плазмы. Стоит такое оборудование значительно дороже, нежели модели прямого действия.

Оба вида резаков имеют общее научно-техническое название, — плазматрон (буквально, — генератор плазмы).