Плазморезка принцип работы: Принцип работы плазмореза | Строительный портал

Содержание

Принцип работы плазмореза | Строительный портал

Плазменная резка широко используется в различных отраслях промышленности: машиностроении, судостроении, изготовлении рекламы, коммунальной сфере, изготовлении металлоконструкций и в других отраслях. К тому же, в частной мастерской плазморез тоже может пригодиться. Ведь с помощью него можно быстро и качественно разрезать любой токопроводящий материал, а также некоторые нетокопроводящие материалы – пластик, камень и дерево. Разрезать трубы, листовой металл, выполнить фигурный рез или изготовить деталь можно просто, быстро и удобно с помощью технологии плазменной резки. Рез выполняется высокотемпературной плазменной дугой, для создания которой нужен лишь источник тока, резак и воздух. Чтобы работа с плазморезом давалась легко, а рез получался красивым и ровным, не мешает узнать принцип работы плазмореза, который даст базовое понятие, как можно управлять процессом резки.

Устройство плазмореза
Принцип работы плазмореза

Параметры плазмореза
Плазморез своими руками
ЧПУ плазморез своими руками

Устройство плазмореза

Аппарат под названием «плазморез» состоит из нескольких элементов: источника питания, плазменного резака/плазмотрона, воздушного компрессора и кабель-шлангового пакета.

Источник питания для плазмореза подает на плазмотрон определенную силу тока. Может представлять собой трансформатор или инвертор.

Трансформаторы более увесисты, потребляют больше энергии, но зато менее чувствительны к перепадам напряжения, и с помощью них можно разрезать заготовки большей толщины.

Инверторы легче, дешевле, экономнее в плане энергопотребления, но при этом позволяют разрезать заготовки меньшей толщины. Поэтому их используют на маленьких производствах и в частных мастерских. Также КПД инверторных плазморезов на 30 % больше, чем у трансформаторных, у них стабильнее горит дуга. Пригождаются они и для работы в труднодоступных местах.

Плазмотрон или как его еще называют «плазменный резак» является главным элементом плазмореза. В некоторых источниках можно встретить упоминание плазмотрона в таком контексте, что можно подумать будто «плазмотрон» и «плазморез» идентичные понятия. На самом деле это не так: плазмотрон – это непосредственно резак, с помощью которого разрезается заготовка.

Основными элементами плазменного резака/плазмотрона являются сопло, электрод, охладитель/изолятор между ними и канал для подачи сжатого воздуха.

Схема плазмореза наглядно демонстрирует расположение всех элементов плазмореза.

Внутри корпуса плазмотрона находится электрод, который служит для возбуждения электрической дуги. Он может быть изготовлен из гафния, циркония, бериллия или тория. Эти металлы приемлемы для воздушно-плазменной резки потому, что в процессе работы на их поверхности образуются тугоплавкие оксиды, препятствующие разрушению электрода. Тем не менее, используют не все эти металлы, потому что оксиды некоторых из них могут нанести вред здоровью оператора. Например, оксид тория – токсичен, а оксид бериллия – радиоактивен. Поэтому самым распространенным металлом для изготовления электродов плазмотрона является гафний. Реже – другие металлы.

Сопло плазмотрона обжимает и формирует плазменную струю, которая вырывается из выходного канала и разрезает заготовку. От размера сопла зависят возможности и характеристики плазмореза, а также технология работы с ним. Зависимость такая: от диаметра сопла зависит, какой объем воздуха может через него пройти за единицу времени, а от объема воздуха зависят ширина реза, скорость охлаждения и скорость работы плазмотрона. Чаще всего сопло плазмотрона имеет диаметр 3 мм. Длина сопла тоже важный параметр: чем длиннее сопло, тем аккуратнее и качественнее рез. Но с этим надо быть поаккуратнее. Слишком длинное сопло быстрее разрушается.

Компрессор для плазмореза необходим для подачи воздуха. Технология плазменной резки подразумевает использование газов: плазмообразующих и защитных. В аппаратах плазменной резки, рассчитанных на силу тока до 200 А, используется только сжатый воздух, и для создания плазмы, и для охлаждения. Такого аппарата достаточно для разрезания заготовок 50 мм толщиной. Промышленный станок плазменной резки использует другие газы – гелий, аргон, кислород, водород, азот, а также их смеси.

Кабель-шланговый пакет соединяет источник питания, компрессор и плазмотрон. По электрическому кабелю подается ток от трансформатора или инвертора для возбуждения электрической дуги, а по шлангу идет сжатый воздух, который необходим для образования плазмы внутри плазмотрона. Более детально, что именно происходит в плазмотроне, расскажем ниже.

Принцип работы плазмореза

Как только нажимается кнопка розжига, источник питания (трансформатор или инвертор) начинает подавать на плазмотрон токи высокой частоты. В результате внутри плазмотрона возникает дежурная электрическая дуга, температура которой 6000 – 8000 °С. Дежурная дуга зажигается между электродом и наконечником сопла по той причине, что образование дуги между электродом и обрабатываемой заготовкой сразу – затруднительно. Столб дежурной дуги заполняет весь канал.

После возникновения дежурной дуги в камеру начинает поступать сжатый воздух. Он вырывается из патрубка, проходит через электрическую дугу, вследствие чего нагревается и увеличивается в объеме в 50 – 100 раз. Помимо этого воздух ионизируется и перестает быть диэлектриком, приобретая токопроводящие свойства.

Суженное к низу сопло плазмотрона обжимает воздух, формирует из него поток, который со скоростью 2 – 3 м/с вырывается из сопла. Температура воздуха в этот момент может достигать 25000 – 30000 °С. Именно этот высокотемпературный ионизированный воздух и является в данном случае

плазмой. Ее электропроводимость примерно равна электропроводимости металла, который обрабатывается.

В тот момент, когда плазма вырывается из сопла и соприкасается с поверхностью обрабатываемого металла, зажигается режущая дуга, а дежурная дуга гаснет. Режущая/рабочая дуга разогревает обрабатываемую заготовку в месте реза – локально. Металл плавится, появляется рез. На поверхности разрезаемого металла появляются частички расплавленного только что металла, которые сдуваются с нее потоком воздуха, вырывающегося из сопла. Это самая простая технология плазменной резки металла.

Катодное пятно плазменной дуги должно располагаться строго по центру электрода/катода. Чтобы это обеспечить, используется так называемая вихревая или тангенциальная подача сжатого воздуха. Если вихревая подача нарушена, то катодное пятно смещается относительно центра электрода вместе с плазменной дугой. Это может привести к неприятным последствиям: плазменная дуга будет гореть нестабильно, может образовываться две дуги одновременно, а в худшем случае – плазмотрон может выйти из строя.

Если увеличить расход воздуха, то скорость плазменного потока увеличится, также увеличится и скорость резки. Если же увеличить диаметр сопла, то скорость уменьшится и увеличится ширина реза. Скорость плазменного потока примерно равна 800 м/с при токе 250 А.

Скорость реза – тоже важный параметр. Чем она больше, тем тоньше рез. Если скорость маленькая, то ширина реза увеличивается. Если увеличивается сила тока, происходит то же самое – ширина реза увеличивается. Все эти тонкости относятся уже непосредственно к технологии работы с плазморезом.

Параметры плазмореза

Все аппараты плазменной резки можно разделить на две категории: ручные плазморезы и аппараты машинной резки.

Ручные плазморезы используются в быту, на маленьких производствах и в частных мастерских для изготовления и обработки деталей. Основная их особенность в том, что плазмотрон держит в руках оператор, он ведет резак по линии будущего реза, держа его на весу. В итоге рез получается хоть и ровным, но не идеальным. Да и производительность такой технологии маленькая. Чтобы рез получился более ровным, без наплывов и окалины, для ведения плазмотрона используется специальный упор, который одевается на сопло. Упор прижимается к поверхности обрабатываемой заготовки и остается только вести резак, не переживая за то, соблюдается ли необходимое расстояние между заготовкой и соплом.

На ручной плазморез цена зависит от его характеристик: максимальной силы тока, толщины обрабатываемой заготовки и универсальности. Например, существуют модели, которые можно использовать не только для резки металлов, но и для сварки. Их можно отличить по маркировке:

CUT – разрезание;
TIG – аргонодуговая сварка;
MMA – дуговая сварка штучным электродом.

Например, плазморез FoxWeld Plasma 43 Multi совмещает все перечисленные функции. Его стоимость 530 – 550 у.е. Характеристики, касающиеся плазменной резки: сила тока – 60 А, толщина заготовки – до 11 мм.

Кстати, сила тока и толщина заготовки – основные параметры, по которым подбирается плазморез. И они взаимосвязаны.

Чем больше сила тока, тем сильнее плазменная дуга, которая быстрее расплавляет металл. Выбирая плазморез для конкретных нужд, необходимо точно знать, какой металл придется обрабатывать и какой толщины. В приведенной ниже таблице указано, какая сила тока нужна для разрезания 1 мм металла. Обратите внимание, что для обработки цветных металлов требуется большая сила тока. Учтите это, когда будете смотреть на характеристики плазмореза в магазине, на аппарате указана толщина заготовки из черного металла. Если вы планируете резать медь или другой цветной металл, лучше рассчитайте необходимую силу тока самостоятельно.

Например, если требуется разрезать медь толщиной 2 мм, то необходимо 6 А умножить на 2 мм, получим плазморез с силой тока 12 А. Если требуется разрезать сталь толщиной 2 мм, то умножаем 4 А на 2 мм, получаем силу тока 8 А. Только берите аппарат плазменной резки с запасом, так как указанные характеристики являются максимальными, а не номинальными. На них можно работать только непродолжительное время.

Станок с ЧПУ плазменной резки используется на производственных предприятиях для изготовления деталей или обработки заготовок. ЧПУ означает числовое программное управление. Станок работает по заданной программе с минимальным участием оператора, что максимально исключает человеческий фактор на производстве и увеличивает производительность в разы. Качество реза машинным аппаратом идеально, не требуется дополнительная обработка кромок. А самое главное – фигурные резы и исключительная точность. Достаточно ввести в программу схему реза и аппарат может выполнить любую замысловатую фигуру с идеальной точностью. На станок плазменной резки цена значительно выше, чем на ручной плазморез. Во-первых, используется большой трансформатор. Во-вторых, специальный стол, портал и направляющие. В зависимости от сложности и размеров аппарата цена может быть от 3000 у.е. до 20000 у.е.

Аппараты машинной плазменной резки используют для охлаждения воду, поэтому могут работать всю смену без перерыва. Так называемый ПВ (продолжительность включения) равен 100 %. Хотя у ручных аппаратов он может быть и 40 %, что означает следующее: 4 минуты плазморез работает, а 6 минут ему необходимо для того, чтобы остыть.

Плазморез своими руками

Наиболее разумно будет приобрести плазморез готовый, заводского исполнения. В таких аппаратах все учтено, отрегулировано и работает максимально идеально. Но некоторые умельцы «Кулибины» умудряются смастерить плазморез своими руками. Результаты получаются не очень удовлетворительными, так как качество реза хромает. В качестве примера приведем урезанный вариант, как можно сделать плазморез самостоятельно. Сразу оговоримся, что схема далека от идеала и лишь дает общее понятие процесса.

Итак, трансформатор для плазмореза должен быть с падающей ВАХ.

Пример на фото: первичная обмотка – снизу, вторичная – сверху. Напряжение – 260 В. Сечение обмотки – 45 мм2, каждая шина 6 мм2. Если установить силу тока на 40 А напряжение падает до 100 В. У дросселя также сечение 40 мм2, наматывался той же шиной, всего около 250 витков.

Для работы нужен воздушный компрессор, естественно, заводского исполнения. В данном случае использовался агрегат производительностью 350 л/мин.

Самодельный плазморез – схема работы.

Плазмотрон лучше приобрести заводской, он обойдется примерно в 150 – 200 у.е. В данном примере плазмотрон изготавливался самостоятельно: медное сопло (5 у.е.) и гафниевый электрод (3 у.е.), остальное «кустарщина». За счет чего расходники быстро вышли из строя.

Схема работает так: на резаке находится кнопка пуск, при ее нажатии реле (р1) подает на блок управления напряжение, реле (р2) подает напряжение на трансформатор, затем пускает воздух для продувки плазмотрона. Воздух осушает камеру плазмотрона от возможного конденсата и выдувает все лишнее, на это у него есть 2 – 3 секунды. Именно с такой задержкой срабатывает реле (р3), которое подает питание на электрод для поджига дуги. Затем включается осциллятор, который ионизирует пространство между электродом и соплом, как результат загорается дежурная дуга. Далее плазмотрон подносится к изделию и загорается режущая/рабочая дуга между электродом и заготовкой. Реле геркона отключает сопло и поджиг. Согласно данной схеме, если режущая дуга внезапно погаснет, например, если сопло попало в отверстие в металле, то реле геркона снова подключит поджиг и спустя несколько секунд (2 – 3) загорится дежурная дуга, а затем режущая. Все это при условии, что кнопка «пуск» не отпускается. Реле (р4) пускает воздух в сопло с задержкой, после того, как отпустили кнопку «пуск» и режущая дуга погасла. Все эти предосторожности необходимы для того, чтобы продлить ресурс сопла и электрода.

Самостоятельное изготовление плазмореза в «домашних» условиях дает возможность изрядно сэкономить, но о качестве реза говорить не приходится. Хотя если за работу возьмется инженер, то результат может быть даже лучше заводского исполнения.

ЧПУ плазморез своими руками

Станок плазменной резки с ЧПУ может позволить себе не каждое предприятие, ведь его стоимость может достигать 15000 – 20000 у.е. Довольно часто такие организации заказывают выполнение работ плазменной резки на специальных предприятиях, но это тоже обходится недешево, особенно если объемы работ большие. Но ведь так хочется свой новый станок плазменной резки, а средств не хватает.

Помимо известных профильных заводов есть предприятия, которые занимаются производством станков плазменной резки, закупая лишь профильные детали и узлы, а все остальное изготавливают самостоятельно. В качестве примера мы расскажем, как делают станки плазменной резки с ЧПУ инженеры в производственном цеху.

Составляющие станка плазменной резки своими руками:

Стол 1270х2540 мм;
Ременная передача;
Шаговые детали;
Линейные направляющие HIWIN;
Система, управляющая высотой факела THC;
Блок управления;
Стойка-терминал, в котором находится блок управления ЧПУ, стоит отдельно.

Характеристики станка:

Скорость перемещения по столу 15 м/мин;
Точность установки позиции плазмотрона 0,125 мм;
Если использовать аппарат Powermax 65, то скорость реза будет 40 м/мин для 6 мм заготовки или 5 м/мин для заготовки толщиной 19 мм.

На подобный станок плазменной резки металла цена будет около 13000 у.е., не включая источник плазмы, который придется приобрести отдельно – 900 у.е.

Для изготовления такого станка комплектующие заказываются отдельно, а затем все собирается самостоятельно по такой схеме:

Готовится основание для сварки стола, оно должно быть строго горизонтальным, это очень важно, лучше проверить уровнем.
Сваривается рама станка в виде стола. Можно использовать трубы квадратного сечения. Вертикальные «ноги» необходимо усилить укосинами.

Рама покрывается грунтовкой и краской, чтобы защитить от коррозии.

Изготавливаются опоры для станка. Материал опор – дюраль, болты 14 мм, гайки лучше приварить к болтам.

Сваривается водяной стол.

Устанавливаются крепления для реек и ставятся рейки. Для реек используется металл в виде полосы 40 мм.
Устанавливаются линейные направляющие.
Корпус стола зашивается листовым железом и окрашивается.
Устанавливается портал на направляющие.

На портал устанавливается двигатель и концевые индуктивные датчики.
Устанавливаются рельсовые направляющие, зубчастая рейка и двигатель оси Y.

Устанавливаются направляющие и двигатель на оси Z.
Устанавливается датчик поверхности металла.

Устанавливается кран для слива воды из стола, ограничители для портала, чтобы не съехал со стола.
Устанавливаются кабель-каналы Y,Z и X.

Все провода прячутся в гофру.
Устанавливается механизированная горелка.

Далее изготавливается терминал с ЧПУ. Сначала сваривается корпус.
В корпус терминала с ЧПУ устанавливается монитор, клавиатура, модуль ТНС и кнопки к нему.

Все, станок плазменной резки с ЧПУ готов.

Несмотря на то, что плазморез имеет достаточно простое устройство, все же не стоит браться за его изготовление без серьезных познаний в сварочном деле и большого опыта. Новичку проще заплатить за готовое изделие. А вот инженеры, желающие воплотить свои знания и умения в домашних условиях, что называется «на коленке», могут попробовать создать плазморез своими руками от начала и до конца.

Принцип работы плазмореза | Строительный портал

Устройство плазмореза
Принцип работы плазмореза
Параметры плазмореза
Плазморез своими руками
ЧПУ плазморез своими руками

Устройство плазмореза

Схема плазмореза наглядно демонстрирует расположение всех элементов плазмореза.

Принцип работы плазмореза

Параметры плазмореза

Все аппараты плазменной резки можно разделить на две категории: ручные плазморезы и аппараты машинной резки.

CUT – разрезание;
TIG – аргонодуговая сварка;
MMA – дуговая сварка штучным электродом.

Плазморез своими руками

Итак, трансформатор для плазмореза должен быть с падающей ВАХ.

Самодельный плазморез – схема работы.

ЧПУ плазморез своими руками

Составляющие станка плазменной резки своими руками:

Стол 1270х2540 мм;
Ременная передача;
Шаговые детали;
Линейные направляющие HIWIN;
Система, управляющая высотой факела THC;
Блок управления;
Стойка-терминал, в котором находится блок управления ЧПУ, стоит отдельно.

Характеристики станка:

Скорость перемещения по столу 15 м/мин;
Точность установки позиции плазмотрона 0,125 мм;
Если использовать аппарат Powermax 65, то скорость реза будет 40 м/мин для 6 мм заготовки или 5 м/мин для заготовки толщиной 19 мм.

Готовится основание для сварки стола, оно должно быть строго горизонтальным, это очень важно, лучше проверить уровнем.
Сваривается рама станка в виде стола. Можно использовать трубы квадратного сечения. Вертикальные «ноги» необходимо усилить укосинами.

Рама покрывается грунтовкой и краской, чтобы защитить от коррозии.

Изготавливаются опоры для станка. Материал опор – дюраль, болты 14 мм, гайки лучше приварить к болтам.

Сваривается водяной стол.

Устанавливаются крепления для реек и ставятся рейки. Для реек используется металл в виде полосы 40 мм.
Устанавливаются линейные направляющие.
Корпус стола зашивается листовым железом и окрашивается.
Устанавливается портал на направляющие.

На портал устанавливается двигатель и концевые индуктивные датчики.
Устанавливаются рельсовые направляющие, зубчастая рейка и двигатель оси Y.

Устанавливаются направляющие и двигатель на оси Z.
Устанавливается датчик поверхности металла.

Устанавливается кран для слива воды из стола, ограничители для портала, чтобы не съехал со стола.
Устанавливаются кабель-каналы Y,Z и X.

Все провода прячутся в гофру.
Устанавливается механизированная горелка.

Далее изготавливается терминал с ЧПУ. Сначала сваривается корпус.
В корпус терминала с ЧПУ устанавливается монитор, клавиатура, модуль ТНС и кнопки к нему.

Все, станок плазменной резки с ЧПУ готов.

Устройство и принцип работы плазменного резака

Плазмотрон – базовый элемент аппарата плазменной резки

Плазменная резка давно зарекомендовала себя как высокопроизводительный, безопасный и скоростной метод обработки металлов, позволяющий получить чистую и ровную поверхность без дополнительной обработки. Главным «участником» этого процесса является резак – базовый рабочий орган плазмореза. Несмотря на растущий интерес к технологии, путаница в терминологии остается до сих пор: иногда под «плазмотроном» ошибочно подразумевают всю установку для резки. Что же представляет собой этот аппарат и как именно он устроен?

Составляющие плазмотрона

Сопло, формирующее плазменную струю. Размер реза, характеристики дуги и скорость охлаждения оборудования во многом зависят от диаметра комплектующей и ее длины: чем она длиннее, тем аккуратнее получается разрез, но вместе с тем и сокращается срок эксплуатации.

Самыми лучшими считаются сопла из чистой меди, поскольку этот материал удачно сочетает высокую теплопроводность и малую стоимость.

Электрододержатель с катодом (электродом), изготовленным чаще всего из гафния, реже – из циркония, бериллия или тория (оксиды последних могут быть токсичными или радиоактивными и наносят вред здоровью оператора, поэтому их применяют не так часто).
Дуговая камера для подачи воздушного потока.
Изоляционная втулка, разделяющая электродный и сопловый узлы.
Кожух с внешней стороны.
Кабель-шланговый пакет, соединяющий устройство с источником питания. Кабель служит для передачи тока от инвертора или трансформатора, а шланг – для транспортировки сжатого воздуха.
Роликовые упоры, головка резака, защитный колпачок также входят в конструкцию прибора, хоть и не принимают непосредственного участия в процессе.

В комплектации может быть также завихритель, например выполненный в виде керамических колец или шайб. Размещенные перед входом в сопловый узел подобные приспособления обеспечивают вихревую подачу газа в дуговую камеру и способствуют более эффективному сжатию дуги и ее стабилизации.

При обработке металла толщиной до 10 мм одного комплекта «сопло + электрод» хватает примерно на 8 рабочих часов

Принцип работы

Сигналом к началу работы становится нажатие кнопки «розжиг» или «старт», в ответ на которое от источника питания в плазмотрон поступают токи высокой частоты. Под их воздействием внутри аппарата между наконечником сопла и электродом образуется дежурная электрическая дуга температурой 6000 – 8000 °С, столб которой заполняет собой весь канал.

Следующий этап – в камеру по шлангу поступает сжатый воздух. Проходя через электродугу, он нагревается и ионизируется, приобретая токопроводящие свойства, а объем увеличивается в 50-100 раз. Сопло, суженное книзу, формирует воздушный поток, готовый вырваться наружу на большой скорости. Именно этот нагретый до 25000-30000 °С ионизированный воздух и называют плазмой, выполняющей разрез.

Плазмообразующими газами выступают кислород, смесь водорода с аргоном, азот. В промышленности, кроме них, используют ряд защитных газов (гелий, аргон) и их смеси.

В момент, когда плазма соприкасается с поверхностью металла, дежурная дуга гаснет, а вместо нее зажигается рабочая, или режущая. Под ее действием металл плавится, образуя рез, а расплавленные частицы удаляются струей под высоким давлением.

Охлаждение плазмотронов осуществляется воздушным или водяным способом. Первый вариант с применением потоков газа актуален для маломощных установок. Второй – с циркулирующей водой – практикуют в аппаратах высокой мощности на крупном производстве. «Жидкая» технология более эффективна, однако утяжеляет конструкцию устройства и повышает стоимость его эксплуатации.

Использование этого незамысловатого с виду аппарата позволяет не только выполнять прямые, но и делать фигурные резы, проемы и отверстия, выравнивать кромки и т.д. – как в небольших мастерских, так и в промышленных масштабах.

Какой принцип работы плазмореза, что разогревает металл и что режет?

Плазморез — очень нужная и полезная вещь не только в производстве, но и при использовании в домашний мастерской. С помощью плазмореза можно разрезать не только токопроводящие материалы (например, металлы), но, что не все знают, и пластик, камень и дерево. Это существенно расширяет границы использования и делает плазморез просто незаменимым инструментом в руках мастера. К тому же у плазмореза очень высокая и качественная точность обработки материала. Срезы получается очень ровными и красивыми. Такого не добьешься с помощью обычных слесарных инструментов.

Итак, приступим к подробному рассмотрению плазмореза. Обычно он состоит из нескольких элементов: источник питания, компрессор, плазмотрон или плазменный резак, кабель-шланговый пакет и массовый зажим. Элементов не много и все они доступны для потребителя.

Начнем с источника питания. Это как правило либо инвертор, либо трансформатор. Инвертор более экономичен, компактен, у него более устойчивая дуга, но он менее устойчив к перепадам напряжения и не такой мощный как трансформатор. С помощью источника питания на трансформаторе можно резать более массивные и толстые заготовки и трансформатор более устойчив к перепадам напряжения. Правда, КПД у него меньше, чем у инвертора. Так что в данном случае по возможности обработки более толстых заготовок трансформатор выигрывает у инвертора.

Далее. Плазмотрон (или плазменный резак) является «сердцем» установки. Это устройство, с помощью которого разрезается заготовка. Устройство плазмотрона не очень простое. Состоит он из нескольких элементов: электрод,сопло, охладитель (изолятор) между ними, канал для подачи сжатого воздуха. Электрод является источником электрической дуги.

Сопло плазмотрона служит для направления и дозировки плазменной струи. От диаметра и длины сопла зависит точность, аккуратность и диаметр реза.

Компрессор нужен для подачи сжатого воздуха, который необходим как для формирования плазменной струи, так и для охлаждения плазмотрона. С помощью сжатого воздуха можно разрезать материалы толщиной до 5 сантиметров. Более толстые материалы требую использования других газов (например, гелий, аргон, кислород, водород, азот) или их смесей. Такие рабочие газы обычно используются в промышленных установках.

Кабель-шланговый пакет необходим для связывания компрессора, источника питания и плазмотрона. С помощью него собирается в единое целое вся система.

Теперь рассмотрим принцип работы плазмореза.

Итак, когда мы нажимает кнопку на плазморезе, то образуется так называемая дежурная дуга, которая проскакивает между электродом плазмотрона и соплом. Затем подается сжатый воздух или, как говорилось выше, другой сжатый газ. Дежурная дуга разогревает воздух (газ), который увеличивается в объеме в десятки раз и разогревается до температуры в несколько десятков тысяч градусов, при этом он ионизируется и становится токопроводящим (то есть, получается самая настоящая плазма). Также сжатый воздух (газ) направляет плазменную струю на поверхность обрабатываемой заготовки. А форма сопла формирует струю заданного диаметра. Далее, в тот момент, когда плазма соприкасается с поверхностью металла, дежурная дуга гаснет и загорается режущая дуга, которая нагревает заготовку и расплавляет место резки. Расплавленный металл в месте реза удаляется также струей воздуха. Получается точный и ровный рез.

Вот сама схема плазмореза. Так более понятно как он устроен и как работает.

Надеюсь, я более-менее подробно ответил на Ваш вопрос. В данном ответе был рассмотрен общий принцип работы плазмореза и самая его простая конструкция для понимания принципа работы. Естественно, что есть и более усовершенствованные и сложные его схемы.

Принцип работы плазмореза, для чего он нужен и как работает — что такое воздушно-плазменная резка металла, ширина реза, скорость и устройство резака, область применения, основы на фото и видео, как выбрать аппарат

05Дек

Содержание статьи

Что это за метод
Разновидности плазморезов
Виды и принцип плазменных резаков
Устройство плазменной резки
Схема работы плазмореза
Особенности технологии
Виды и технологии плазменной резк
Как выбрать плазменный резак
Трансформаторные и инверторные аппараты
Как работает аппарат водно-плазменной резки в отличие от воздушной
Контактный и бесконтактный плазморез: для чего нужен и как он работает
Параметры резака
Оборудование своими руками
Типы плазмотронов
Как работает плазменная резка металла автомат
Какие газы используются
Преимущества и недостатки
Возможности

В области металлообработки имеет весомое значение плазморез, о нем мы и расскажем: что это такое – воздушно плазменная резка металла, принцип работы, дополнительно покажем видео и фото.

Что это за метод

Его отличие в скорости разреза. Если классическое пламя, основанное на пропане и кислороде, с невысокой температурой горения. Указанный способ работает по принципу усиления электродуги под высоким давлением. В результате тепло не успевает распределиться по всей заготовке, а она – деформироваться.

Особенность – дуга плазмотрона является не только резаком. Она позволяет и производить сварочные работы, если будет использована присадочная проволока.

Разновидности плазморезов

Особенность разных типов – в способе розжига дуги и ее поддержания. В классическом варианте она образуется между соплом и деталью. Но если материал не имеет способности проводить ток, то ионизированная электродуга возникает между катодом и анодом и держится на постоянной основе. Отдельно стоят приспособления, использующие пар от жидкости (она находится в резервуаре), который усиливает давление и заменяет эффект ионизирующего вещества.

Виды и принцип плазменных резаков

В основном выбор зависит от сферы использования – какие металлы предстоит разрезать, ширина заготовок, требования к срезу, теплопроводность материала и прочие параметры. Разновидности:

Инструменты, которые работают в среде инертных газов, – они являются восстановителями.
Дополняются окислительными парами и насыщены кислородом.
Технологии, работающие на основании смесей.
Работа происходит в среде газожидкостных веществ.
Водная или магнитная стабилизация – редко используется.

Из вышеперечисленных приборов самой распространенной основой являются инертные газы, например, аргон, водород, азот, гелий. В зависимости от толщины металла используют аппараты на инверторе или трансформаторе. Также они различаются по наличию контакта между резаком и заготовкой или по бесконтактному способу.

Исходя из мощности и предназначения, есть бытовые устройства и промышленные. Первые работают от стандартной сети с напряжением в 220 В, а вторые подключаются к 380 В.

Устройство плазменной резки

Уже в названии понятно, что главный элемент, оказывающий воздействие, – это плазма, которая состоит из ионизированного газа под давлением с высокой электропроводностью. Чем выше температура, тем сильнее проводимость, а значит, и скорость процедуры. Конструктивно прибор состоит из нескольких частей, как показано на схеме:

Источник электропитания

Энергию может подавать трансформатор или инвертор. Первый очень надежный, фактически нечувствительный к перепадам тока, а также может применяться по отношению к толстым металлическим брускам до 80 мм. К минусам можно отнести увеличенный вес и большую стоимость, не очень высокий КПД, поэтому прибор сложно назвать экономным. Обычно применяется на производстве при необходимости металлообработки крупных заготовок.

Инвертор имеет лишь один относительный минус – им нельзя резать материал более 40 мм в ширину. Зато есть масса плюсов:

стабильное горение электродуги;
высокая эффективность, на 30% больше экономии;
легкость;
компактность и мобильность.

Что такое плазменный резак или плазмотрон

Это основной узел, инструмент, с помощью которого через сопло подается плазма. От диаметра и длины отверстия зависит поток и, как результат, качество среза. Внутри находится электрод, он изготавливается из редких материалов с очень высокой прочностью и температурой плавления – бериллий, гафний или цирконий. Они при нагреве создают тугоплавкий оксид, который защищает целостность режущей кромки. Также есть охладитель с подачей воздуха и колпачок. Подробнее на схеме:

Компрессор

От этого элемента зависит то, как работает плазменный резак, – равномерно или с перебоями. В компрессионном устройстве содержится воздух, который подается в определенном объеме тангенциальной или вихревой струей. Если это не будет сделано, возможен нестабильный розжиг дуги, образование двух электродуг одновременно или полный выход плазмотрона из строя.

Схема работы плазмореза

Инженер нажимает на кнопку запуска, включается подача электричества, автоматически зажигается первая пробная дуга. Она еще не имеет достаточную температуру для соединения. Затем воздух начинает поступать на сопло через компрессор в сжатом виде, ионизироваться, становясь проводником электроэнергии, что в обычных условиях без ионной обработки противоестественно для кислорода.

Через узкое отверстие сопла начинает выходить поток плазмы. Нагрев газа увеличивается до 30 тысяч градусов, поэтому луч начинает проводить электричество также хорошо, как и металл. При соприкосновении дуги с заготовкой происходит разрез, который моментально обдувается для охлаждения.

Принцип работы плазмореза и скорость плазменной резки

Когда термообработанный кислород обогащается ионами и выходит через сопло, его ускорение достигает 2-3 тысяч метров в секунду. Этот параметр справедлив при условии узкого отверстия не более 3 мм. При такой быстроте передвижения веществ молекулы еще сильнее разогреваются. Такого жара хватает для плавки даже тугоплавких металлов. Чем меньше эта характеристика у материала, тем быстрее и с меньшими деформациями происходит процесс.

Особенности технологии

Толщина заготовок – до 220 мм.
Обрабатываются любые металлические вещества.
Скорость первичного потока при начальной дуге обычно составляет 800 – 1500 м/с.
Чем уже сопло, тем больше ускорение потока.
Проплав очень точный, точечный.
Область возле разреза остается фактически не нагретой.

Есть два подвида процедуры в зависимости от замыкания проводящего контура.

Как работает резка плазменной струей

Металл не является замыкающим элементом, он находится между двумя сторонами – анодом и катодом. Принцип используется в том случае, когда обрабатываются неметаллы и вещества с низкой электропроводностью, то есть диэлектрики. Плазма образуется между электродом и наконечником, а заготовка просто находится между двумя полюсами.

Плазменно-дуговая резка

Используется, когда нужно разрезать металлическую плашку, которая имеет высокую токопроводимость. Это позволяет разжигать электродугу между проводником и образцом для резки. При этом образуется струя. Плазмообразование происходит при содействии кислорода под высоким давлением и ионизирующего газа.

Обрабатываемая зона резги начинает плавиться и капли выдуваются вниз, образуя отверстие, ровный срез. Применяется постоянный ток прямой полярности.

Виды и технологии плазменной резки

Различают три технологических подхода в зависимости от среды, в которой проходит процедура:

Воздух или азот в сочетании с электричеством. Самый простой аппарат.
Два защитных газа, которые оберегают область воспламенения от воздействия окружающих веществ. Благодаря этому, появляется максимально чистая атмосфера – в этом пространстве будет очень ровный срез.
С водой. Жидкость одновременно имеет две функции – защитную и охлаждающую. Применяется не со всеми металлами, так как некоторые из них вступают в химическую реакцию или быстрее после такой металлообработки окисляются.

Особенность всех трех типов в применении безопасных, пожаробезопасных материалов.

Как выбрать плазменный резак

Основное условие для выбора – назначение. При домашнем использовании удобнее инверторный источник питания. Также важен такой параметр, как сила тока – от нее зависит скорость работы. При выборе пользуйтесь таблицей:

Тип	Сила тока на 1 мм толщины
Черный	4 А
Цветной	6 А

Отсюда следует, для распиловки двухмиллиметрового медного листа необходимо подать 12 ампер.

Трансформаторные и инверторные аппараты

При наличии трансформатора вы получите следующие характеристики:

100% продолжительность включения. То есть непрерывная работа без потребности делать перерывы.
Высокое энергопотребление.
Большая цена.
Увеличенная ширина разрезаемых заготовок.

Они применяются на производствах. В быту используют инверторы. Они экономичны, имеют малые габариты и массу, поэтому могут иметь ручку для переноса.

Как работает аппарат водно-плазменной резки в отличие от воздушной

Устройство отличается тем, что среда, в которой образуется плазма, – это жидкость. Она является охладителем, а пар – плазмообразователем. Это выгодно, так как одна субстанция заменяет два газовых потока. К достоинствам можно отнести невысокую стоимость и компактность, но есть существенный недостаток – обрабатывать можно только тонкие листы, не более 80 мм. Конструкция значительно облегчается, так как не нужен компрессор или баллон для газа. А резервуар для пара нужен более компактный, ведь он имеет вязкую структуру.

Контактный и бесконтактный плазморез: для чего нужен и как он работает

Эти два способа точное повторение двух типов – с образованием струи (в обход заготовки, когда она имеет низкую электропроводность) и с наличием дуги между электроном и металлов, тогда столб образует контакт.

Параметры резака

Основное различие для мастера – ручной привод или машинный. Первый держит в руках оператор, а второй программируется в станке. Это сложные аппараты, которые в основном применяются при необходимости высокой точности. Ниже о них поговорим подробнее.

Оборудование своими руками

Намного безопаснее купить устройство, тем более что сейчас оно продается по доступной цене. Но умельцам предлагаем посмотреть видео по самостоятельному изготовлению:

Плазморезка ЧПУ: принцип работы в домашних условиях

Еще труднее изготовить аппарат с компьютерным управлением. Обработка происходит намного быстрее, качество детали выше. Мастер из этого ролика справился с самостоятельным изготовлением:

Типы плазмотронов

Различают инструмент по способу стабилизации дуги (подача стабилизатора, воздуха или воды):

водяной;
вихревой;
двойной;
аксиальный одинарный;
магнитный.

Как работает плазменная резка металла автомат

Отличие от описанного процесса только в наличии статического стола, динамического сопла, которое передвигается по полозьям и пульта управления. Особенность работы – программа действий задается дистанционно, оператор только включает станок и наблюдает за процедурой.

Какие газы используются

Применяют:

сжатый воздух;
кислород;
азотно-кислородную смесь;
азот;
аргоно-водородную смесь.

Преимущества и недостатки

К плюсам можно отнести:

высокую мощность и производительность;
экономичность;
качество и точность.

Минус – небольшая толщина среза, она сильно зависит от силы тока.

Возможности

Используется аппарат во множестве случаев, на предприятиях и в частных целях. Можно обработать как листы, так и трубы, любую конфигурацию металла. Работа происходит и с чистыми веществами, и со сплавами, даже с тугоплавкими. В статье мы рассказали про основы плазменной резки, область применения и максимальную ширину реза при использовании технологии.

Алгоритм работы плазменной резки

Плазменная резка — распространенный метод работы с цветными, черными и тугоплавкими металлами, который гарантирует эффективную и высокую скорость обработки. Режущим элементом в данном способе выступает плазма — нагретый до большой температуры и ионизированный газ. Для осуществления процедуры используют плазморез.

В нашей компании принцип плазменной резки металла в Санкт-Петербурге и Ленинградской области отличается простотой и доступностью, за счет чего услуга позволяет в краткие сроки обрабатывать большие объемы заказов. Это особенно актуально в сфере машино — и судостроения или в процессе создания металлоконструкций.

Оставить заявку

Принцип работы устройства и его структура

Плазморез состоит из нескольких составляющих. Источник питания делает преобразование тока из переменного в постоянный, обеспечивая тем самым стабильность рабочей дуги. Система поджига дуги представляет собой контур, формирующий искру, что зажигает дежурную дугу. Плазмотрон, который выравнивает и охлаждает расходные материалы.

Алгоритм работы прост и понятен — подача тока способствует возникновению дежурной дуги. В сопло аппарата подается газ, который нагревается, ионизируется и переходит в состояние плазмы. При соприкосновении с поверхностью металла возникает реакция плавки сырья по четким границам. Этот процесс и является резкой, которая в итоге образует аккуратный и чистый край. Газ, подающийся через сопло, определяется типом металла, который будет обрабатывать мастер. Вещество может быть активным (кислород, воздух) или неактивным (азот, водород, аргон). В зависимости от типа сырья, специалист подбирает эффективный способ обработки.

Современное оборудование для плазменной резки делится на традиционное и высокоточное. В первом случае в качестве газа используют окружающий воздух, а форма дуги определяется соплом. Такой аппарат используется для ручной, иногда механической резки. Высокоточные приборы могут иметь защитные наконечники. Основное отличие такого устройства от стандартного заключается в повышенной плотности тока, что обеспечивает более высокую концентрацию на линиях заданной формы.

Преимущества работы с плазморезом

можно обрабатывать металлы с любым химическим составом;
процедура не отнимет много времени;
локальное нагревание позволяет исключить вероятность деформации заготовки;
возможность работы с металлическими листами или трубами, толщина которых может достигать 200 мм;
возможность вырезать форму любой сложности.

Вы можете заказать такие услуги у нас. Мы гарантируем отличный результат по доступной цене. Обращаясь к нам, вы можете рассчитывать на оперативное выполнение своего заказа и стабильно высокое качество разреза.

Рассчитать стоимость

<<< Назад

Работа плазморезом: принципы и особенности процесса

Плазменная резка становится все популярнее, причем не только на крупных производствах, но и в быту. Оборудование для нее стоит дороже, чем, например, «болгарка», но работа плазморезом намного безопаснее и экологичнее. Да и сам рез будет заметно точнее.

Существует несколько видов плазменных резаков – от промышленных, которые могут резать большие и толстые металлические заготовки, до ручных бытовых аппаратов. Нюансы в них немного различаются, но в целом принцип работы у них общий.

Плазморез режет заготовку плазмой. Плазма – это очень сильно разогретый ионизированный воздух (или другой газ).

У каждого плазмореза есть источник питания, плазмотрон (основной узел) и компрессор, который подает воздух. При включении аппарата, этот воздух попадает в плазмотрон и разогревается от температуры в 25-30 тысяч градусов по Цельсию. При такой температуре воздух ионизируется и начинает проводить электрический ток. В плазмотроне появляется электрическая дуга, которую воздух «доставляет» до заготовки. Металл начинается плавиться, и появляется разрез. Вокруг места разреза металл нагревается незначительно, что позволяет делать ровный и аккуратный рез. Такой вид резки называют плазменно-дуговым. Обычно так режут токопроводящие материалы: вырезают отверстия в металлических заготовках, обрабатывают края фигурных или простых деталей, нарезают на части трубы или профиль, обрабатывают края поковок.

Для материалов, которые не проводят электрический ток (камень или бетон), используется принцип резки плазменной струей, когда электрическая дуга горит внутри плазмотрона, а наружу выходит лишь струя плазмы.

Используя свойства разных газов, можно расширять возможности своего резака. Например, сжатым воздухом раскраивают сталь, алюминий и медь (и сплавы на основе мели и алюминия). Для высоколегированной стали, толщина которой превосходит 50 мм нужен азот с аргоном. Азот в чистом виде подходит для меди и алюминия (до 20 мм), латуни (до 90 мм), титана. Медь и алюминий толщиной до 100 мм режут смесью азота с водородом. Если заготовки толще, с водородом смешивают аргон.

В целом, это один из самых экономичных видов резки – количество отходов минимально. Нужно только постоянно следить за наличием расходников: вовремя приобретать сопла и катоды.

Плазменно-дуговая резка — особенности процесса и оборудования

Процесс плазменной дуги всегда рассматривался как альтернатива кислородно-топливному процессу. В этой части серии описываются основы процесса с упором на рабочие характеристики и преимущества многих вариантов процесса.

Щелкните здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Основы процессов

Процесс плазменной резки показан на Рис.1 . Основной принцип заключается в том, что дуга, возникающая между электродом и деталью, сужается с помощью медного сопла с мелким отверстием. Это увеличивает температуру и скорость плазмы, выходящей из сопла. Температура плазмы превышает 20 000 ° C, а скорость может приближаться к скорости звука. При использовании для резки поток плазменного газа увеличивается, так что глубоко проникающая плазменная струя прорезает материал, а расплавленный материал удаляется в вытекающей плазме.

Процесс отличается от кислородно-топливного процесса тем, что в плазменном процессе используется дуга для плавления металла, тогда как в кислородно-топливном процессе кислород окисляет металл, а тепло от экзотермической реакции плавит металл. Таким образом, в отличие от кислородно-топливного процесса, плазменный процесс может применяться для резки металлов, образующих тугоплавкие оксиды, таких как нержавеющая сталь, алюминий, чугун и сплавы цветных металлов.

Источник питания

Источник питания, необходимый для процесса плазменной дуги, должен иметь падающую характеристику и высокое напряжение.Хотя рабочее напряжение для поддержания плазмы обычно составляет от 50 до 60 В, напряжение холостого хода, необходимое для зажигания дуги, может достигать 400 В постоянного тока.

При зажигании пилотная дуга образуется внутри корпуса горелки между электродом и соплом. Для резки дуга должна передаваться на заготовку в так называемом «переносном» режиме дуги. Электрод имеет отрицательную полярность, а деталь — положительную полярность, так что большая часть энергии дуги (примерно две трети) используется для резки.

Состав газа

В традиционной системе с вольфрамовым электродом плазма инертна и образуется с использованием аргона, аргона-H ₂ или азота. Однако, как описано в Варианты процесса , можно использовать окисляющие газы, такие как воздух или кислород, но электрод должен быть медным с гафнием.

Расход плазменного газа имеет решающее значение и должен быть установлен в соответствии с уровнем тока и диаметром отверстия сопла. Если поток газа слишком мал для текущего уровня или уровень тока слишком высок для диаметра отверстия сопла, дуга гаснет, образуя две последовательные дуги, электрод к соплу и сопло к заготовке.Эффект «двойной дуги» обычно катастрофичен при плавлении сопла.

Качество резки

Качество кромки плазменной резки такое же, как при кислородно-топливной технологии. Однако, поскольку плазменная резка плавлением, характерной особенностью является более высокая степень плавления по направлению к верхней части металла, что приводит к скруглению верхней кромки, плохой прямоугольности кромки или скосу кромки реза. Поскольку эти ограничения связаны со степенью сужения дуги, доступны несколько конструкций горелок для улучшения сужения дуги и обеспечения более равномерного нагрева в верхней и нижней части реза.

Варианты процесса

Варианты процесса, Рис. 2a — 2e , в основном были разработаны для улучшения качества резки и стабильности дуги, уменьшения шума и дыма или увеличения скорости резки.

Двойной газ

Процесс работает в основном так же, как и в традиционной системе, но вокруг сопла устанавливается вторичный газовый экран, Рис. 2a . Благоприятные эффекты вторичного газа заключаются в увеличении сужения дуги и более эффективном «удалении» окалины.Плазмообразующий газ обычно представляет собой аргон, аргон-H ₂ или азот, а вторичный газ выбирается в соответствии с разрезаемым металлом.

Сталь

воздух, кислород, азот

Нержавеющая сталь

азот, аргон-H ₂, CO ₂; Алюминий
: аргон-H ₂, азот / CO ₂

Преимущества по сравнению с обычной плазмой:

Сниженный риск возникновения двойной дуги
Более высокая скорость резания
Уменьшение закругления верхней кромки

Впрыск воды

В качестве плазменного газа обычно используется азот.Вода впрыскивается в плазменную дугу радиально, Рис. 2b , чтобы вызвать большую степень сжатия. Температура также значительно повышается до 30 000 ° C.

Преимущества по сравнению с обычной плазмой:

Улучшение качества и прямоугольности пропила
Повышенная скорость резания
Меньше риска образования двойной дуги
Уменьшение эрозии сопла

Водяной кожух

Плазма может работать либо с водяным кожухом, Рис.2c , или даже с заготовкой, погруженной на 50-75 мм ниже поверхности воды. По сравнению с обычной плазмой вода действует как барьер, обеспечивая следующие преимущества:

Удаление дыма
Снижение уровня шума
Увеличение срока службы сопла

В типичном примере уровней шума при высоких уровнях тока 115 дБ для обычной плазмы водяной кожух был эффективным для снижения уровня шума до 96 дБ и резки под водой до 52–85 дБ.

Поскольку водяной кожух не увеличивает степень сжатия, прямоугольность режущей кромки и скорость резания заметно не улучшаются.

Воздушная плазма

Инертный или инертный плазмообразующий газ (аргон или азот) можно заменить воздухом, но для этого требуется специальный электрод из гафния или циркония, установленный в медном держателе, Рис. 2d . Воздух также может заменить воду для охлаждения горелки. Преимущество воздушно-плазменной горелки в том, что в ней вместо дорогих газов используется воздух.

Следует отметить, что, хотя электрод и сопло являются единственными расходными материалами, электроды с гафниевым наконечником могут быть дорогими по сравнению с вольфрамовыми электродами.

Плазма высокой толерантности

В попытке улучшить качество резки и конкурировать с превосходным качеством резки лазерных систем, доступны системы плазменно-дуговой резки с высокой толерантностью (HTPAC), которые работают с сильно сжатой плазмой. Фокусировка плазмы осуществляется за счет закручивания плазмы, генерируемой кислородом, когда она входит в отверстие для плазмы, и вторичный поток газа впрыскивается после плазменного сопла, Рис.2д . В некоторых системах дугу окружает отдельное магнитное поле. Это стабилизирует плазменную струю, поддерживая вращение, вызванное закрученным газом. Преимущества систем HTPAC:

Качество резки находится между обычной плазменной резкой и лазерной резкой
Ширина узкого пропила
Меньше искажений за счет меньшей зоны термического влияния

HTPAC — это механизированная техника, требующая высокоточного высокоскоростного оборудования. Основные недостатки заключаются в том, что максимальная толщина ограничена примерно 6 мм, а скорость резки обычно ниже, чем при обычных плазменных процессах, и составляет примерно 60-80% от скорости лазерной резки.

Эта статья была подготовлена Биллом Лукасом в сотрудничестве с Дерриком Хилтоном, BOC

Что такое плазменная резка

Машина для плазменной резки, вырезающая внутренние части металлических деталей.

Изображение предоставлено: Portrait Images Asia, Nonwarit / Shutterstock.com

Плазменно-дуговая резка, также называемая плазменной резкой плавлением или плазменной резкой, представляет собой производственный процесс, в котором используется перегретый ионизированный газ, направляемый через плазменную горелку для нагрева, плавления и, в конечном итоге, резки электропроводящего материала на изготовление нестандартных форм и конструкций.Этот процесс подходит для широкого спектра металлических материалов, включая конструкционную сталь, легированную сталь, алюминий и медь, и позволяет резать материалы толщиной от 0,5 мм до 180 мм.

Процесс плазменной резки часто представляется как альтернативное решение лазерной резке, гидроабразивной резке и газокислородной резке и предлагает определенные преимущества по сравнению с этими вариантами, включая более быстрое время резки и более низкие начальные инвестиции и эксплуатационные расходы. Хотя плазменная резка демонстрирует некоторые преимущества по сравнению с этими другими процессами резки, ее использование в некоторых производственных приложениях может быть проблематичным, например, при резке непроводящего материала.

Несмотря на то, что каждый процесс резки имеет свои преимущества и недостатки, в этой статье основное внимание уделяется плазменной резке, излагаются основы процесса плазменной резки, а также необходимые компоненты и механизмы установки плазменной резки. Кроме того, в статье рассматриваются различные варианты плазменной резки и предлагаются альтернативы процессам плазменной резки.

Что такое плазма?

Три наиболее часто упоминаемых состояния вещества — твердое, жидкое и газообразное. Плазма, однако, часто упоминается как четвертое состояние материи и технически является наиболее часто встречающимся состоянием — по объему и массе, — поскольку она встречается повсюду и за пределами галактики (например.г., в центрах звезд и в виде молнии).

Плазма возникает, когда к газу добавляется дополнительная энергия, которая позволяет молекулам газа двигаться быстрее и сталкиваться с большей силой. Столкновения между молекулами позволяют молекулам разделиться на составляющие их атомы, а эти отдельные атомы отделяются от электронов своей внешней оболочки, образуя ионы. По мере того, как все больше атомов теряют свои электроны, газ достигает критической точки, когда количество атомов, теряющих электроны, и количество атомов, принимающих свободные электроны, достигают баланса.В этот момент ионизированный газ становится плазмой.

Обычно встречается в астрофизической сфере. Плазма естественным образом встречается в звездах, а также в межпланетных, межзвездных и межгалактических средах. В земном царстве это происходит только в виде редких явлений, таких как молния или полярные сияния. Однако его можно создать искусственно путем перегрева газа или воздействия на газ сильного электромагнитного поля до тех пор, пока газ не станет ионизированным и не будет иметь высокую электрическую проводимость. Этот искусственно созданный ионизированный газ используется в машинах плазменной резки и в процессе плазменной резки для резки электропроводящего материала.

Пример земной плазмы: множественные удары молнии по мосту.

Изображение предоставлено: John Wollwerth / Shutterstock.com

Процесс плазменно-дуговой резки

Процесс плазменной резки представляет собой термический процесс изготовления, в котором используется суженная, перенесенная плазменная дуга для резки широкого диапазона металлов, включая конструкционную сталь, легированную сталь, алюминий и медь. Хотя доступно несколько вариантов, основные принципы процесса и необходимые компоненты остаются неизменными для всех.Первичный процесс плазменной резки состоит из следующих этапов:

Зажигание вспомогательной дуги
Генерация основной дуги
Отопление и плавление локализованное
выброс материала
движение дуги

Рисунок 1 — Электрическая полярность плазменной дуги

Запуск пилотной дуги

Процесс начинается с команды запуска, побуждающей источник питания генерировать до 400 В постоянного тока напряжения холостого хода — i.например, напряжение холостого хода — и инициирование потока сжатого плазменного газа в узел плазмотрона, который содержит электрод и плазменное сопло. Как показано на схеме Pilot Arc Initiation на Рисунке 1 выше, источник питания также прикладывает отрицательное напряжение к электроду, устанавливая его в качестве катода цепи вспомогательной дуги, и замыкает нормально открытые контакты цепи сопла, помещая временное положительное напряжение на сопле, которое затем служит анодом цепи вспомогательной дуги.Консоль зажигания дуги (ACS) затем создает высокочастотный потенциал высокого напряжения между электродом и соплом, который генерирует высокочастотную искру. Искра ионизирует плазменный газ, позволяя ему стать электропроводным и создавать путь тока с низким сопротивлением между электродом и соплом. Вдоль этого пути тока образуется начальная дуга с низким энергопотреблением, т. Е. Вспомогательная дуга, когда энергия течет и разряжается между двумя компонентами.

Генерация основной дуги

После инициирования пилотная дуга выходит вместе с плазменным газом через отверстие сопла в направлении заземленной электропроводящей детали, которая частично ионизирует область между ними и формирует новый путь тока с низким сопротивлением.Поскольку поток газа заставляет пилотную дугу выходить дальше через отверстие, дуга в конечном итоге входит в контакт и передается на заготовку. Как показано на схеме Main Arc Generation на Рисунке 1 выше, этот перенос дуги создает основную дугу, т. Е. Плазменную дугу, которая выполняет фактическую операцию резки, и делает заготовку частью вновь созданной цепи основной дуги. вместе с электродом. Перенос дуги также побуждает источник питания повторно размыкать нормально открытые контакты сопла, удаляя сопло из цепи вспомогательной дуги, а основную дугу увеличивать до оптимальной силы тока резки.

Локальное отопление и плавка

Сопло сужает ионизированный газ и основную дугу, когда они проходят через отверстие сопла, увеличивая плотность энергии и скорость плазмы. Машины плазменной резки производят плазму с температурой до 20 000 ° C, которая движется к заготовке со скоростью до трех раз быстрее звука. Эта тепловая и кинетическая энергия используется для операции резания.

В процессе плазменной резки используется метод резки расплавлением и раздувом, при котором происходит нагрев, плавление и испарение определенной области детали.Когда плазма ударяется о поверхность заготовки, материал заготовки поглощает тепловую энергию дуги и плазменного газа, увеличивая внутреннюю энергию и выделяя тепло, которое ослабляет материал и позволяет удалить его для получения желаемых разрезов.

Выброс материала

Ослабленный материал детали выталкивается из пропила — на ширину удаляемого материала и разрезаемого продукта — за счет кинетической энергии используемого плазменного газа. Оптимальный поток плазменного газа определяется током и соплом, при этом слишком низкие или слишком высокие уровни потока плазмы приводят к менее точным резкам и отказу компонентов.

Дуговое движение

После начала локального нагрева, плавления и испарения заготовки плазменная дуга вручную или автоматически перемещается по поверхности заготовки, чтобы произвести полный рез. В случае ручных систем плазменной резки оператор вручную запускает процесс и перемещает резак по поверхности для создания желаемых разрезов. Для автоматизированных систем плазменной резки аппарат запрограммирован на перемещение головки резака с оптимальной скоростью для обеспечения точных и точных разрезов.

Ручной резак для плазменной резки, выполняющий операцию резки.

Изображение предоставлено: Игорь В. Подкопаев / Shutterstock.com

Варианты процесса плазменной резки

Основные принципы процесса плазменной резки остаются неизменными для различных доступных вариантов. Тем не менее, каждый вариант процесса обеспечивает определенные преимущества в отношении производственных приложений на основе разрезаемого материала и его свойств, выходной мощности и конкретных требований приложения.Варианты обычно различаются в зависимости от их системы охлаждения, типа плазменного газа, конструкции электрода и типа используемой плазмы.

Некоторые из доступных вариантов плазменной резки:

Стандартная (или обычная) плазменная резка
Плазменная резка с использованием вторичной среды
Плазменная резка с впрыском воды

Стандартная (или обычная) плазменно-дуговая резка

При традиционной плазменной резке оборудование для плазменной резки включает в себя узел плазменной горелки, в котором используется один плазменный газ, служащий одновременно газом зажигания и газом для резки.Обычно в стандартном процессе используется азот, кислород или смесь водорода с аргоном. Сжатие плазменной дуги и газа осуществляется только соплом без помощи какой-либо вторичной среды. В качестве охлаждающей жидкости для плазмотрона можно использовать воду или воздух.

Плазменная резка со вторичной средой

Для плазменной резки, в которой используется вторичная среда, дополнительная среда, то есть вода или газ, закачивается в плазменный резак для дальнейшего сужения плазменной дуги и получения определенных характеристик для конкретного применения резки.

Введение вторичного газа в процесс плазменной резки может повысить удельную мощность, качество резки и скорость резки. Кроме того, вторичный газ может уменьшить повреждение системы и риск возникновения двойной дуги, а также продлить срок службы расходных деталей резака. Этот вид плазменной резки подходит для металлических листов толщиной до 75 мм.

Некоторые из наиболее распространенных комбинаций вторичного газа включают:

Воздух, кислород и азот для резки стали
азот, аргон-H ₂ и CO ₂ для резки нержавеющей стали
аргон-H ₂, азот и CO ₂ для резки алюминия

Добавление воды в процесс плазменной резки позволяет получать поверхности заготовок с более высокой отражательной способностью.Вода действует как барьер или экран во время процесса резки, поскольку она перекачивается в плазменный резак, разряжается и испаряется плазменной дугой. Этот вид плазменной резки подходит для алюминия и высоколегированных сталей толщиной до 50 мм.

Плазменно-дуговая резка с впрыском воды

В процессе плазменной резки с впрыском воды также используется вода. В плазменную горелку впрыскивается вода, которая дополнительно сужает плазменную дугу. В отличие от плазменной резки с использованием вторичной среды, большая часть воды остается неиспаренной и вместо этого действует как охлаждающая жидкость для компонентов плазменной горелки и заготовки.Охлаждающий эффект воды позволяет уменьшить деформацию материала, повысить качество резки и увеличить срок службы расходных деталей резака. Этот тип плазменной резки подходит для использования с машинами для подводной плазменной резки металлов толщиной от 3 до 75 мм.

Другие варианты

Другие варианты плазменной резки включают:

Плазменная резка с повышенной перетяжкой
Подводная плазменная резка
Плазменная строжка
Плазменная маркировка

В отличие от ранее упомянутых вариаций, увеличенное сужение плазменной дуги достигается за счет использования специальных сопел, которые обеспечивают определенные возможности, такие как вращение плазменного газа или регулировка сопла во время процесса резки.

Подводная плазменная резка выполняется на глубине от 60 до 100 мм под водой, что позволяет снизить уровень шума, пыли и загрязнения воздуха, но требует больше энергии и времени на резку, чем плазменная резка при атмосферном давлении.

Плазменная строжка и Плазменная маркировка — это процессы, при которых обычно не прорезают заготовку; При плазменной строжке удаляется только поверхностный материал детали, чтобы получить более гладкую поверхность, а плазменная маркировка оставляет следы на поверхности готовых компонентов.

Процесс плазменной резки предлагает множество вариантов, которые подходят для широкого спектра производственных приложений. Пригодность каждого варианта зависит от технических характеристик и требований режущего инструмента.

Машина для плазменной резки

В то время как в процессе лазерной резки используются станки для лазерной резки, а в процессе / услугах гидроабразивной резки используется оборудование для гидроабразивной резки с водой под давлением и абразивными материалами, в процессе плазменной резки используется оборудование плазменной резки для получения желаемых разрезов на заготовке.Машины плазменной резки различаются от модели к модели, приложения и приложения с настройками от простых (например, ручные резаки, подключенные к источнику питания) до сложных (например, программируемые и автоматизированные станки с ЧПУ). В базовую комплектацию этих машин для плазменной резки входят источник питания для плазменной резки, пульт зажигания дуги, узел горелки, подача газа, система охлаждения и электропроводящая деталь.

Источник питания: Источник питания обеспечивает энергию для зажигания вспомогательной дуги и поддержания основной дуги на протяжении всего процесса плазменной резки.Как правило, они имеют высокое напряжение без нагрузки (т. Е. Напряжение холостого хода) в диапазоне от 240 В до 400 В постоянного тока для создания вспомогательной дуги, но требуют только 50–60 В постоянного тока для поддержания основной дуги после ее образования.

Консоль зажигания дуги (ACS): ACS производит начальную искру, которая инициирует цепь вспомогательной дуги.

Используемые газы и среды: Плазменные газы подразделяются на газы зажигания (зажигает плазменную дугу), режущие газы (используются с плазменной дугой в процессе резки) и вторичные газы (сужают и охлаждают плазменную дугу).Используемые газы могут быть инертными, реактивными или смесью двух предыдущих типов. Вода также используется в качестве вторичной среды во время процесса резки.

Узел горелки: Узел горелки и его детали включают электрод и сопло, подключены к источнику питания и используют газы плазмы и резки для инициирования и выполнения операции плазменной резки.

Система охлаждения: Система охлаждения охлаждает компоненты узла резака и заготовку, продлевая срок службы расходных деталей.Система может иметь водяное или газовое охлаждение.

Заготовка: Заготовка — это обрабатываемый материал. Для плазменной резки материал должен быть электропроводным, поскольку заготовка служит компонентом основной цепи дуги.

Другие варианты установок для плазменной резки включают столы для резки, оборудование для борьбы с загрязнением воздуха и подвесные путевые системы. Режущий стол служит рабочей поверхностью для резки заготовки, а оборудование управления — средством удаления выбросов, образующихся в процессе резки.В автоматах для резки резак подвешен наверху на рельсовой системе, чтобы обеспечить перемещение по поверхности заготовки.

Расходные сопла плазмотронов.

Изображение предоставлено: Nordroden / Shutterstock.com

Материальные аспекты

Поскольку в процессе плазменной резки используются переносимые плазменные дуги, его использование ограничивается резкой только материалов, которые являются электропроводными. Однако он подходит для широкого спектра металлов, в том числе:

Конструкционная сталь
Сталь нелегированная, низколегированная и высоколегированная
Алюминий
Металлические плакированные пластины

Плазменная резка также может использоваться для обработки таких материалов, как медь, латунь, титан и чугун, хотя некоторые из их температур плавления могут оказаться проблематичными для получения высококачественной резки кромки.В зависимости от технических характеристик машины для плазменной резки и материала заготовки, процесс позволяет резать материал толщиной от 0,5 мм до 180 мм.

Альтернативные способы резания

Некоторые из преимуществ плазменной резки, продемонстрированные перед другими методами резки, включают:

Более быстрое выполнение работ
Более качественная резка
Возможности для работы с более толстыми материалами
Минимальный риск деформации материала
Снижение затрат на оборудование и эксплуатационные расходы

Однако, несмотря на эти преимущества, он может не подходить для каждого производственного применения, а другие процессы резки могут оказаться более подходящими и экономичными.Альтернативы плазменной резке включают газокислородную резку, гидроабразивную резку и лазерную резку.

Сводка

Выше описаны основы установки и процесса плазменной резки, различные варианты плазменной резки и некоторые соображения, которые могут быть приняты во внимание производителями и механическими цехами при принятии решения о том, является ли плазменная резка наиболее оптимальным решением для их конкретной резки. заявление.

Чтобы получить дополнительную информацию о местных коммерческих и промышленных поставщиках услуг и оборудования для изготовления на заказ, посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы найдете информацию о более чем 500 000 коммерческих и промышленных поставщиков.

Источники

http://www.techno-isel.com
http://www.boc-gas.co.nz/en/legacy/attachment?files=tcm:y435-68107,tcm:435-68107,tcm:35-68107
https://www.esabna.com/us/en/education/blog/the-basics-of-plasma-cutting.cfm
https://www.researchgate.net
https://www.lincolnelectric.com/en-us/equipment/plasma-cutters/process-and-theory/Pages/how-a-plasma-cutter-works.aspx
https://www.twi-global.com/technical-knowledge/job-knowledge/cutting-processes-plasma-arc-cutting-process-and-equipment-considerations-051
http: // www.esabna.com/us/en/education/blog/what-is-plasma-cutting.cfm
https://weldguru.com/plasma-arc-cutting/

Прочие изделия для резки

Больше от Custom Manufacturing & Fabricating

Плазменная резка — Функции, преимущества и недостатки

Режущие инструменты Плазменная резка — Функции, преимущества и недостатки

25.06.2019 Редактор: Steffen Donath

Заготовки из электропроводящих материалов разрезаются с помощью ускоренной струи горячей плазмы.Это эффективный способ резки толстого листового металла.

Связанная компания

Hypertherm также разработала систему резки X-Definition, которая предлагается с системой XPR300. Этот процесс повышает качество и функциональность плазменной резки.

(Источник: Hypertherm)

Создаете ли вы произведения искусства или производите готовые детали, плазменная резка предлагает неограниченные возможности для резки алюминия, нержавеющей стали и других материалов.Но что именно стоит за этой относительно новой технологией? Мы проясняем наиболее важные вопросы в нашем кратком обзоре с наиболее важными фактами о плазменной резке и плазменной резке.

Как работает плазменная резка

Плазменная резка — это процесс, в котором электропроводящих материалов разрезаются посредством ускоренной струи горячей плазмы . Типичными материалами, которые можно разрезать с помощью плазменной горелки, являются сталь, нержавеющая сталь, алюминий, латунь, медь и другие проводящие металлы.Плазменная резка широко используется в производстве, ремонте и реставрации автомобилей, промышленном строительстве, утилизации и утилизации . Благодаря высокой скорости и точности резки при невысокой стоимости, плазменная резка широко используется как в крупных промышленных приложениях с ЧПУ, так и в небольших хобби-компаниях, где материалы впоследствии используются для сварки. Плазменная резка — Проводящий газ с температурой до 30 000 ° C делает плазменную резку особенной.

Основной процесс при плазменной резке и сварке заключается в создании электрического канала для перегретого электрически ионизированного газа — i.е. плазма — от самого плазменного резака через обрабатываемую деталь, таким образом образуя законченную цепь обратно в плазменный резак через клемму заземления . Это достигается с помощью сжатого газа (кислород, воздух, инертный газ и другие, в зависимости от разрезаемого материала), который с высокой скоростью вдувается в заготовку через сфокусированное сопло. Внутри газа дуга образуется между электродом около газового сопла и самой заготовкой . Эта электрическая дуга ионизирует часть газа и создает токопроводящий плазменный канал.Когда ток от резака плазменного резака проходит через эту плазму, он выделяет тепла, достаточного для того, чтобы расплавить заготовку . В то же время большая часть высокоскоростной плазмы и сжатого газа выдувает горячий расплавленный металл, разделяя заготовку.

Плазменная резка — эффективный способ резки тонких и толстых материалов. Ручные резаки обычно могут резать стальных листов толщиной до 38 мм. , более прочные резаки с компьютерным управлением могут резать до стальных листов толщиной до 150 мм. .Поскольку плазменные резаки производят очень горячий и очень локализованный «конус» для резки, они очень полезны для резки и сварки листов изогнутой или угловой формы.

Преимущества и недостатки плазменной резки

Преимущества:

работа одной или нескольких горелок в зависимости от серии

резка всех электропроводящих материалов

резка высоколегированной стали и алюминиевых материалов средней и большой толщины

отличная производительность на малых и средних толщина низкоуглеродистой стали

резка высокопрочной конструкционной стали с меньшим тепловложением

высокие скорости резания (до 10 раз выше, чем у кислородного топлива)

любая обработка высококачественных заготовок на средние и толстые листовой металл

плазменная резка гарантирует автоматизацию

плазменная резка под водой позволяет очень низкое тепловое воздействие и низкий уровень шума на рабочем месте

Недостатки:

ограничение использования до 160 мм (180 мм) для сухой резки и 120 мм для подводной резки

9 0086 относительно высокое энергопотребление

лазеры предлагают еще более высокое качество резки

дороже, чем системы кислородноацетиленовой резки

возможно развитие шума при сухой резке

Применения плазменной резки

Ручные плазменные резаки обычно используются мастерскими для обработки тонкого металла, заводского обслуживания, сельскохозяйственного обслуживания, сварочных ремонтных центров, сервисных центров по металлу (лом, сварка и демонтаж), строительных работ (например.грамм. здания и мосты), торговое судостроение, производство прицепов, ремонт автомобилей и произведений искусства (изготовление и сварка).

Резка мягкой стали с Flash 101.

(Источник: Kjellberg)

Механизированные плазменные резаки обычно намного больше, чем ручные плазменные резаки, и используются вместе со столами для резки. Механизированные плазменные резаки могут быть интегрированы в систему вырубки, лазерной или роботизированной резки.Размер механизированного плазменного резака зависит от используемого стола и портала. Этими системами нелегко маневрировать, поэтому перед установкой следует рассмотреть все их компоненты вместе с компоновкой системы.

Между тем производители также предлагают комбинированные устройства, подходящие как для плазменной резки, так и для сварки. В промышленном секторе существует практическое правило: чем сложнее требования к плазменной резке, тем выше затраты.

Когда были разработаны первые плазменные резаки?

Плазменная резка возникла из плазменной сварки 1960-х годов и превратилась в очень продуктивный процесс резки листового металла и листов в 1980-х годах .По сравнению с традиционной резкой «металл против металла» при плазменной резке не образуется металлическая стружка, а обеспечивается точная резка. Первые устройства плазменной резки были большими, медленными и дорогими. Поэтому они в основном использовались для повторения схем раскроя в режиме массового производства. Как и в случае с другими станками, технология CNC (компьютерное числовое управление) использовалась в установке плазменной резки с конца 1980-х по 1990-е годы . Благодаря технологии ЧПУ, плазменные резаки получили большую гибкость при резке различных форм на основе серии различных инструкций, запрограммированных в числовом управлении станка .Однако станки плазменной резки с ЧПУ обычно ограничивались вырезанием шаблонов и деталей из плоских стальных листов только с двумя осями движения.

За последние десять лет производители различных устройств плазменной резки разработали полностью новых моделей с меньшим соплом и более тонкой плазменной дугой . Это обеспечивает лазерную точность на кромках плазменной резки. Некоторые производители комбинируют ЧПУ с этими резаками для производства деталей, требующих небольшой доработки или совсем без нее, что упрощает другие процессы, например сварку.

Что такое термическое разделение?

Термин «термическое разделение» используется как общий термин для процессов, в которых материалы разрезаются или формируются под действием тепла с или без резания потока кислорода таким образом, что при дальнейшей обработке не требуется переделка. Три основных процесса: Газокислородная, плазменная и лазерная резка .

Плазменная горелка со скосом.

(Источник: Lind)

Кислородная резка

Когда углеводороды окисляются, они выделяют тепло.Как и в случае с другими процессами сжигания, газокислородная резка не требует дорогостоящего оборудования, источник энергии легко транспортировать, и для большинства процессов не требуется ни электричества, ни охлаждающей воды. Обычно достаточно горелки и баллона с топливным газом. Газокислородная резка является преобладающим процессом резки тяжелой, нелегированной и низколегированной стали , а также используется для подготовки материала к последующей сварке . После того, как собственное пламя довело материал до температуры воспламенения, включается струя кислорода, которая вызывает горение материала.Как быстро достигается температура возгорания, зависит от топливного газа. Скорость правильной резки зависит от чистоты кислорода и скорости струи газообразного кислорода. Кислород высокой чистоты, оптимизированная конструкция сопла и правильный топливный газ гарантируют высокую производительность и минимизируют общие производственные затраты.

Плазменная резка

Плазменная резка была разработана в 1950-х годах для резки металлов, которые нельзя было обжигать (например, нержавеющих сталей, алюминия и меди). При плазменной резке газ в сопле ионизируется и фокусируется благодаря специальной конструкции сопла.Только с помощью этого потока горячей плазмы можно резать такие материалы, как пластмассы (без перенесенной дуги). В случае металлических материалов плазменная резка также зажигает дугу между электродом и заготовкой для увеличения передачи энергии. Очень узкое отверстие сопла фокусирует дугу и плазменный ток. Дополнительную перевязку разрядного тракта можно обеспечить вторичным газом (защитным газом). Выбор правильной комбинации плазма / защитный газ может значительно снизить общие производственные затраты.

Лазерная резка

Система Autorex от Esab — первый шаг к автоматизации плазменной резки. Его можно легко интегрировать в существующие производственные линии.

(Источник: Esab Cutting Systems)

Лазерная резка — это новейшая технология термической резки, которая была разработана после плазменной резки. Лазерный луч генерируется в резонаторной полости системы лазерной резки . Хотя расход газа в резонаторе невелик, его чистота и правильный состав имеют решающее значение.Специальные газы для резонатора защищают устройства от цилиндра в полость резонатора и оптимизируют производительность резки. Для резки и сварки лазерный луч направляется от резонатора к режущей головке через систему пути луча. Убедитесь, что в системе нет растворителей, частиц и паров. Особенно для высокопроизводительных систем (> 4 кВт) рекомендуется азот из жидкого источника. При лазерной резке кислород или азот могут использоваться в качестве режущего газа. Кислород используется для нелегированной и низколегированной стали , хотя процесс аналогичен газокислородной резке.Здесь также важную роль играет чистота кислорода. Азот используется для нержавеющей стали, алюминия и никелевых сплавов для достижения чистой кромки и сохранения критических свойств основного материала.

Впрыск воды для плазменной резки и сварки

Вода используется в качестве охлаждающей жидкости во многих промышленных процессах, вызывающих высокие температуры процесса. То же самое и с впрыском воды при плазменной резке. Вода впрыскивается через инжектор в плазменную дугу аппарата плазменной резки.Плазменная дуга обычно возникает, когда в качестве плазменного газа используется азот, как в случае с большинством аппаратов плазменной резки. Как только вода впрыскивается в плазменную дугу , это приводит к высокому сужению . В этом особом процессе температура значительно повышается до 30 000 ° C и выше . Если сравнить упомянутые выше преимущества процесса с традиционной плазмой, можно увидеть, что качество резки и прямоугольность реза значительно улучшаются , и материалы идеально подготовлены для сварки.Помимо улучшения качества резки при плазменной резке, можно также наблюдать увеличение скорости резки на , снижение риска двойной кривизны и уменьшение эрозии сопла .

Плазменная резка с усиленным эффектом сужения

Вихревой газ часто используется в индустрии плазменной резки для достижения лучшего удержания плазменного столба и более стабильной дуги перегиба. По мере увеличения количества вихрей входящего газа центробежная сила перемещает точку максимального давления к краю камеры повышенного давления, а точку минимального давления намного ближе к оси.Разница между максимальным и минимальным давлением увеличивается с увеличением количества завихрений. Большой перепад давления в радиальном направлении сужает дугу и приводит к высокой плотности тока и омному нагреву вблизи оси.

Это приводит к значительно более высокой температуре возле катода . Следует отметить, что закручивающий газ ускоряет эрозию катода по двум причинам: увеличивает давление в камере и изменяет структуру потока около катода .Также следует учитывать, что газ с большим числом завихрений увеличивает составляющую скорости закрутки в точке резания в соответствии с сохранением углового момента. Предполагается, что это вызывает разные углы у левой и правой кромок пропила.

А теперь ваша очередь!

Оставьте отзыв об этой статье. Какие вопросы остаются открытыми, какие аспекты вас интересуют? Ваши комментарии помогут нам стать лучше!

(ID: 45939723)

Как выбрать ручной плазменный резак и работать с ним [Руководство]

Преимущества плазменной резки

Часто бывает достаточно одного разреза.Производители, подрядчики, обслуживающий персонал, художники и домашние мастера, которые испытывают преимущества ручного станка для плазменной резки с воздухом, редко хотят возвращаться к кислородно-ацетиленовой резке или механическим процессам резки, таким как пилы, отрезные круги, ножницы и ножницы.

Плазменная резка может повысить производительность и снизить стоимость резки. Преимущества плазменной резки:

Более быстрая резка
Цикл предварительного нагрева не требуется
Режет любой металл, проводящий электричество (в отличие от газокислородного топлива, который не режет нержавеющую сталь или алюминий).
Предлагает мобильность на рабочих местах
Минимизирует зону термического влияния и обеспечивает резку с небольшим пропилом (шириной пропила).
также могут выполнять строжку, протыкание, скашивание кромок, вырезание отверстий и трассировку форм.

Фактический процесс эксплуатации ручного аппарата воздушно-плазменной резки относительно прост. Фактически, самое сложное — это выбрать машину, которая лучше всего подходит для вашего применения, и правильные аксессуары, прежде чем зажечь дугу.

Что такое плазменная резка?

Плазма выглядит и ведет себя как высокотемпературный газ, но с одним важным отличием: она проводит электричество и режет любой электропроводящий металл.

Плазменная дуга возникает в результате электрического нагрева газа, обычно воздуха, до очень высокой температуры. Это ионизирует его атомы и позволяет им проводить электричество. В плазменной дуговой горелке используется вихревое кольцо, которое раскручивает газ вокруг электрода. Газ нагревается в камере между электродом и наконечником горелки, ионизируя газ и создавая плазму. Это приводит к значительному расширению плазменного газа в объеме и давлении. Небольшое узкое отверстие наконечника резака сжимает плазму и ускоряет ее по направлению к заготовке на высоких скоростях (20 000 футов в секунду) и температурах (до 30 000 градусов по Фаренгейту).

Плазменная струя высокой интенсивности плавит очень ограниченную область. Сила струи (или дуги) проталкивает заготовку и удаляет расплавленный металл. Эта дуга легко прорезает металлы с плохой теплопроводностью (нержавеющая сталь) или отличной проводимостью (алюминий).

По сравнению с плазменной резкой, пламя, создаваемое кислородной горелкой, не концентрируется и плохо режет нержавеющую сталь и алюминий. Плазменная резка считается стандартным процессом для этих металлов.

Выбор плазменного резака

При покупке аппарата плазменной резки следует учитывать несколько факторов.

Толщина материала

Толщина металла, который вы будете резать регулярно, и максимальная толщина металла важны при выборе правильного плазменного резака. Как и источник сварочного тока, мощность плазменного резака и допустимое напряжение определяют его размер. Плазменный процесс требует относительно высокого напряжения и низкого уровня силы тока, в отличие от сварки.Многие ошибочно судят о плазменной машине исключительно по силе тока. Хотя это важный показатель, помните, что общая выходная мощность (в ваттах) равна силе тока, умноженной на напряжение. Выполните математические вычисления, чтобы получить более точное сравнение продуктов. Производительность плазменной машины определенного размера сильно различается в зависимости от производителя.

Скорость резания

Зная скорость резания для толщины разрезаемого металла, можно рассчитать производительность, обычно в частях в час.Это помогает гарантировать, что режущая часть операции не станет узким местом. Многие производители предоставляют таблицы скорости резания, которые позволяют сравнивать характеристики скорости резания.

Чтобы определить максимальную номинальную толщину резки низкоуглеродистой стали, следуйте линии от точки 15 дюймов в минуту на карте резки. Точка, в которой эта линия пересекает кривую резки, определяет максимальную рекомендуемую производственную толщину резки устройства.Примечание: рейтинг основан на 15 IPM, потому что это минимальная скорость, на которой оператор достигает плавного, устойчивого резания при использовании ручного резака.

Хотя универсального стандарта не существует, Миллер упрощает сравнение, квалифицируя производительность с помощью двух стандартов: номинальной резки и резки.

Номинальная резка — это толщина металла, при которой оператор может вручную резать низкоуглеродистую сталь со скоростью 15 дюймов в минуту.Это считается минимальной скоростью, при которой оператор обеспечивает плавный, устойчивый рез и наилучшее возможное качество резки.

Расчетная резка

A sever cut Рейтинг означает, что оператор доводит машину до максимальной толщины (1-1 / 4 дюйма для блока на 55 ампер). Скорость резки будет очень низкой, и резка потребует значительной очистки.К счастью, скорость резки увеличивается по мере того, как материал становится тоньше.

Отрезанный отруб

Как и скорость резки, толщина резки сильно различается в зависимости от модели.

Первичная мощность

Для плазменной резки требуются два основных элемента — воздух и электричество, поэтому следующий вопрос, который следует задать, — какой тип входной мощности доступен. Некоторые 30-амперные плазменные резаки, такие как Spectrum® 375 X-TREME ™, работают от 120 или 240 вольт.Если ваша входная цепь имеет 30-амперный прерыватель, вы даже получаете равную режущую способность при обоих напряжениях (с 20-амперным прерывателем режущая способность снижается на 20 процентов). Miller предлагает основное решение для управления питанием, называемое технологией Auto-Line ™, которая позволяет машине принимать входное напряжение от 190 до 630 вольт, одно- или трехфазное, 50 или 60 герц. И даже если основная мощность резко падает и падает, но остается в диапазоне от 190 до 630 вольт, устройства с технологией Auto-Line обеспечивают стабильную, стабильную дугу и полную мощность резки.Если вы работаете в поле и планируете использовать вспомогательную мощность привода двигателя, настоятельно рекомендуем плазменный резак с технологией Auto-Line. В аналогичных устройствах без Auto-Line возникают неустойчивые дуги резания, частые срабатывания выключателя, выход из строя печатных плат и преждевременный выход из строя трансформатора. Эти проблемы обычно возникают из-за того, что при срабатывании плазменного резака возникает такая нагрузка на линию, что уровни напряжения падают ниже рабочего диапазона плазменного резака.

Окружающая среда и подача воздуха

В условиях сильной запыленности и металлической стружки (например, от шлифовки) машины Miller® с технологией Wind Tunnel Technology ™ и Fan-On-Demand ™ обеспечивают лучшую надежность.Благодаря технологии аэродинамической трубы охлаждающий воздух проходит через машину, не обдувая электронные компоненты, поэтому шлифовальная пыль не может оседать на критически важных компонентах. Fan-On-Demand означает, что охлаждающий вентилятор работает только при необходимости, уменьшая количество мусора, попадающего в устройство. Что касается подачи воздуха, большинство производителей ручных плазменных резаков рекомендуют использовать обычный воздух в качестве режущего газа. В мобильных приложениях подрядчики часто выбирают азот в баллонах, потому что он стоит дешевле, чем воздух в баллонах.Некоторые люди считают, что при резке нержавеющей стали азот вызывает немного меньшее окисление, поскольку он суше, чем сжатый воздух.

Высокочастотные пуски или пуски контактов

Плазменные резаки

используют либо высокочастотный (ВЧ) пуск, либо технологию контактного пуска для зажигания вспомогательной дуги. Если вы планируете использовать плазменный резак рядом с телефонами, компьютерами, станками с ЧПУ или другим электронным оборудованием, имейте в виду, что HF часто мешает электронному управлению. Чтобы избежать потенциальных проблем с ВЧ, все аппараты плазменной резки Miller имеют конструкцию с контактным пуском, которая не создает помех.Контактный метод запуска также создает видимую вспомогательную дугу, которая помогает лучше расположить резак.

Разница между принципом работы плазменной резки и плазменной резки с ЧПУ

Газорезку еще называют кислородной резкой, через высокотемпературное пламя локализованное нагревание поверхности железного листа к точка воспламенения (1000 градусов Цельсия), а затем выпустить кислород под высоким давлением при розжиге лист железа сгорания образует надрез.

Плазменный резак с ЧПУ , также известный как электрический резка, через мощность плазмы для преобразования обычного промышленного электричества в высокоэнергетическую плазменную дугу. Энергия плазменной дуги используется для сжигания стали. пластину, в то время как сжатый газ используется для выдува остатков, чтобы сформировать разрез.

Принцип работы системы управления раскройного станка с ЧПУ:

Управление продольным ходом дальнего света системы ЧПУ для газорезательного оборудования с ЧПУ, управление автомобилем с бокового движение резака, сочетание горизонтального и вертикального движения траектории превращаются в горелку, а заготовка вырезается по форме.В то же время ПЛК в системе управления реализует действие и временное управление газом. регулирующий клапан тракта режущего газа. При фактическом использовании числовых управлять газорезательной машиной, чтобы сохранить высоту режущей головки и константа стального листа, он также должен быть оснащен автоматическим устройство регулировки высоты конденсатора.

Программное и аппаратное обеспечение системы управления компоненты: поскольку газорезательная машина с ЧПУ имеет высокую точность управления и требования к скорости резки, шаговый двигатель может использоваться для движения с разомкнутым контуром контроль.Функция управления системой управления координируется промышленным машина управления и карта управления движением. Мотор-драйвер управления Система может реализовать разделительный привод с прерывистой волной и постоянным током, улучшить точность движения двигателя и решить проблему нагрева при движении большой крутящий момент ну.

Принцип работы плазменного станка с ЧПУ резак: мощность дуги высокоионизированных газов передается на заготовку, высокая температура плавления и обдува заготовки, образование плазменной дуги раскройные работы.

Сжатый воздух в камеру после Факел разделен на две части, а именно на формирование плазменного газа и вспомогательный газ. Газоплазменная дуговая плавка металла и сопутствующие компоненты Вспомогательное газовое охлаждение и резак выдувал расплавленный металл.

В состав режущей способности входят два части: главная цепь и цепь управления. Электрический принцип включает в себя основные цепь, контактор, трехфазный силовой трансформатор с высоким реактивным сопротивлением утечки, трехфазный мостовой выпрямитель, высокочастотная катушка зажигания дуги и защитный элемент.Высокое реактивное сопротивление утечки приводит к внешним характеристикам блок питания.

В этом разница между пламегасителем и принцип работы плазменного резака с ЧПУ.

Define Plasma — ознакомьтесь с программным обеспечением для плазменной резки и плазменной резки

Компоненты плазменной системы

Базовая система плазменной резки включает следующие компоненты:

Источник питания — Источник постоянного тока постоянного тока.Напряжение холостого хода обычно находится в диапазоне от 240 до 400 В постоянного тока. Выходной ток (сила тока) и общая мощность источника питания в киловаттах определяют скорость и толщину резки системы. Основная функция источника питания — обеспечение необходимой энергии для поддержания плазменной дуги после ионизации.
Схема зажигания дуги — В большинстве горелок с жидкостным охлаждением на 130 ампер и выше это схема высокочастотного генератора, которая вырабатывает переменное напряжение от 5000 до 10000 вольт на частоте примерно 2 МГц.Это напряжение создает внутри горелки дугу высокой интенсивности для ионизации газа и образования плазмы. Вместо схемы пуска с высокой частотой, описанной выше, в воздушно-плазменных горелках обычно используется движущийся электрод или технология «обратного пуска» для ионизации газа.
Горелка — служит держателем расходуемого сопла и электрода и обеспечивает охлаждение (газ или вода) этих деталей. Сопло и электрод сжимают и удерживают плазменную струю.

Программное обеспечение для плазменной резки

Для механизированной резки используется программное обеспечение плазменной резки для программирования станка.В некоторых случаях программное обеспечение ЧПУ можно использовать для программирования отдельных деталей или небольших серий, но большинство производителей и производителей полагаются на программное обеспечение, обычно называемое программным обеспечением для раскроя CAD / CAM, которое предлагает гораздо более широкие функции и возможности.

Некоторые типы программного обеспечения CAD / CAM для раскроя для плазменной резки могут контролировать и автоматически настраивать практически все аспекты операции плазменной резки. Например, Hypertherm ProNest ^® поддерживает такие параметры, как ток дуги, напряжение, предварительная подача газа, настройки потока резки, скорости резки, высоты резки, типы прожига, высоты прожига и т. Д.Все это предназначено для упрощения работы оператора станка и повышения производительности.

Другие функции, часто встречающиеся в программном обеспечении плазменной резки:

Предотвращение столкновений
Цепная резка
Мостовая резка
Резка общей линии
Многоголовочная резка
Разрез скелета

И в некоторых случаях программное обеспечение может помочь в достижении оптимальных результатов, например:

Повышенное качество отверстий
Более простая установка фаски
Более короткое время цикла

Типовые области применения и отрасли

Плазма

используется как в ручных, так и в механизированных системах для резки широкого спектра проводящих материалов, включая низкоуглеродистую сталь, углеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, медь, латунь и другие металлы.

Применения для резки включают:

Отрасли и рынки включают:

Сельское хозяйство и животноводство
Судостроение
Горное дело
Энергия
ОВК и механическое производство
Сервисные центры металлоконструкций
Строительное оборудование
Реставрация автомобилей
Произведения искусства, вывески и украшения
Трубы и трубопроводы
Общее строительство
Гражданское строительство
Общие производственные и ремонтные мастерские

Не знаете, какой процесс или метод использовать?

Здесь вы найдете полезную информацию:

Основные области применения плазменных столов с ЧПУ — виртуальные события и потоки

Плазменный стол с ЧПУ используется для ускорения процесса резки токопроводящих материалов струями термической плазмы.Типичные материалы, которые разрезаются плазменным лазером, включают сталь, алюминий, латунь и медь, хотя можно разрезать и другие проводящие металлы. Плазменные столы с ЧПУ обычно используются в производственных цехах, при ремонте и восстановлении автомобилей, в промышленных зданиях, а также при утилизации и ломе.

Плазменные столы

с ЧПУ обычно используются в производственных цехах, при ремонте и восстановлении автомобилей, в промышленных зданиях, а также при утилизации и утилизации отходов.Благодаря сочетанию высокой скорости, точной резки и низкой стоимости, станки плазменной резки с ЧПУ широко используются в крупных промышленных приложениях с ЧПУ и небольших мастерских. Эта статья расскажет вам обо всем, что вам нужно знать о преимуществах, использовании и основных функциях плазменных столов с ЧПУ.

Принцип работы плазменного стола с ЧПУ

Базовый процесс плазменной резки с ЧПУ включает создание электрического канала из перегретого ионизированного газа, т.е.плазма от самого устройства плазменной резки с ЧПУ, которая проходит через обрабатываемую деталь, образуя замкнутую петлю и возвращаясь через зажим пола устройства плазменной резки с ЧПУ. Это достигается за счет продувки сжатого газа с высокой скоростью через сфокусированное сопло в направлении заготовки. Затем в газе образуется дуга между электродом рядом с газовым соплом или в нем и самой заготовкой.

Дуга ионизирует часть газа и создает проводящий путь для плазмы. Когда ток от горелки проходит через плазму, он передает достаточно тепла, чтобы расплавить всю заготовку.В то же время многие высокоскоростные плазмы и сжатые газы выдувают горячий расплавленный металл, заставляя его разделяться, другими словами, плазма прорезает заготовку.

Применение плазменного стола с ЧПУ

Плазменные столы

с ЧПУ позволяют резать железо, нержавеющую сталь, алюминий и другие металлы в любой отрасли промышленности с использованием плазменных резаков. Принцип работы машины плазменной резки заключается в создании дуги через газ, проходящий через узкое отверстие. В качестве газа можно использовать цеховой воздух, азот, аргон и кислород.Подождите, пока температура газа не станет настолько высокой, что он перейдет в четвертое состояние.

Материя переходит из одного состояния в другое, выделяя энергию, например, тепло. Короче говоря, газ выдувается из сопла с высокой скоростью, в то время как дуга плавит компонент, а сжатый воздух сдувает расплавленный компонент. Настольные машины плазменной резки широко используются в сосудах высокого давления, автомобилях, локомотивах, химическом оборудовании, машиностроении, строительстве стальных конструкций, атомной промышленности, общем машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности.

Плазменный стол с ЧПУ Преимущества

Универсальность
Стол плазменной резки с ЧПУ может использоваться для различных типов металла в зависимости от проекта. С помощью станка для плазменной резки вы можете резать различные металлы различной толщины, такие как нержавеющая сталь, алюминий и медь, толщиной до 2,5 дюймов. Они чрезвычайно эффективны и во многих случаях могут резать до 200 дюймов в минуту.
Простота использования
Для работы с нашим настольным плазменным резаком с ЧПУ не требуется никаких сложных знаний или настроек.В прошлом плазменные станции были доступны только крупным компаниям, которые могли позволить себе высокие цены. Благодаря технологическим достижениям владельцы небольших плазменных столов с ЧПУ теперь могут резать быстрее и повышать производительность. Некоторые плазменные столы настолько удобны, что только один человек может с комфортом управлять всем процессом.
Скорость и точность обработки
Точная резка — одно из основных преимуществ плазменных столов с ЧПУ, особенно при непрерывной резке тонких металлических пластин различной формы, размеров или углов.Современные плазменные столы оснащены автоматическим определением высоты, поэтому независимо от материала они обеспечивают точную и качественную резку без изменений или даже с самыми строгими допусками. Если вы все еще режете металл вручную, значит, вы делаете это неправильно. Скорость плазменного стола в пять раз выше, чем у обычного стандартного резака, и он может резать до 200 дюймов в минуту.
Рентабельность
С помощью одного из современных плазменных столов с ЧПУ можно избежать ненужных отходов материала и можно полностью использовать таблицу материалов.Вы можете легко настроить проект на эффективную сетку, чтобы плазменный стол мог использовать ровно наименьшее количество материала, уменьшая отходы и принося больший доход от каждого материала. Поскольку ваш процесс резки становится более эффективным и точным, он также снижает потребность в избыточном персонале мастерской и снижает ваши бизнес-расходы в долгосрочной перспективе.

Плазменный стол с ЧПУ Размер

Еще одна вещь, на которую следует обратить внимание при работе с плазменным столом с ЧПУ, — это качество продукции. Для большинства предприятий и любителей большинство проектов начинается с плазменного стола, когда у вас есть станок для плазменной резки с ЧПУ.Итак, вам нужна машина, способная справиться с вашей рабочей нагрузкой. Это может означать инвестирование в модернизацию рабочего места и станка для плазменной резки, чтобы вы могли поддерживать его в рабочем состоянии весь день и никогда не влиять на рабочую нагрузку.

Один из способов найти станок для плазменной резки с ЧПУ, который лучше всего соответствует вашим потребностям, — это обратиться в ближайший к вам местный магазин металла. У них может быть станок с ЧПУ, который может делать все, что им нужно. Пообщайтесь с ними и спросите, почему они думают, что машина лучше всего подходит для их рабочей нагрузки. Помните о своих потребностях и примите взвешенное решение, чтобы определить, какой тип и размер плазменного стола с ЧПУ подходят для вашего бизнеса и организации.

Важность выбора правильного программного обеспечения для ЧПУ

В системе плазменной резки с ЧПУ программное обеспечение является важным и иногда недооцениваемым элементом.