Плазменная резка металла: оборудование, технология

В прошлом на предприятиях металлические листы и заготовки разрезали с помощью громоздкого оборудования. С развитием технологий, появились новые способы разделения деталей на части. Для этого используются плазменная резка. С помощью специального оборудования можно разрезать металл любой толщины.

Плазменная резка

Что такое плазменная резка?

Многие слышали этот термин, однако не все могут ответить, что такое плазменная резка. Это технологический процесс, при котором металл разрезается с помощью струи плазмы. Нагрев начинается после включения электрической дуги. Она не похожа на дуговую сварку. В оборудовании, используемом для плазменной резки, дуга обжимается газом, который позволяет концентрировать тепловую энергию на обрабатываемой поверхности.

Какое оборудование применяют?

Обычно используют два типа оборудования:

1. Трансформаторные. Могут разрезать металл толщиной до 40 мм.
2. Инверторные. КПД выше чем у трансформаторных аппаратов, однако, нельзя разрезать заготовку, толщина которой больше 30 мм.

Принцип работы у этих механизмов одинаковый. Состоят они из компрессора, источника питания и плазмотрона.

При выборе инструмента нужно изучить маркировку аппарата. Некоторые устройства предназначены только для разрезания. Другое оборудование позволяет выполнять дуговую сварку. В продаже есть универсальные аппараты, но по качеству они уступают специализированным аппаратам.

Может изменяться расположение компрессора. В некоторых моделях этот элемент встроен. У таких моделей низкая мощность. Модель со встроенным компрессором используется в гаражах, небольших мастерских. Для промышленного производства нужно применять аппараты с внешним компрессором.

Принцип работы плазмореза

Принцип работы плазменной резки металла зависит от используемого оборудования. Перед тем как начинать разрезать металлические листы и заготовки нужно изучить устройство плазмотрона:

1. Основная деталь — источник питания. Это может быть трансформатор или инвертор. Первый вариант обладает громоздкой конструкций и низким КПД. Однако трансформатор позволяет разрезать заготовки большой толщины. У инвертора множество достоинств. Это высокий показатель КПД, стабильная работа, небольшие габариты.
2. Плазмотрон — рабочая часть. Это инструмент, который состоит из нескольких частей. К ним относится электрод, колпачок, охладитель и сопло.
3. Компрессор — подаёт поток воздуха, который будет разогреваться во время работы. Если нет компрессора, плазматрон может перестать работать.

При соединении ключевых деталей устройства используются шланги и провода.

Принцип работы плазматрона заключается в том, что с помощью оборудования создаётся поток разогретого ионизированного воздуха. Сам по себе воздух перестаёт быть диэлектриком и начинать проводить ток. После включения аппарата образуется дуга, с помощью которой происходит разрезание металлической заготовки. В момент соприкосновения плазмы и поверхности обрабатываемого материала, на него воздействует температура в 30000 градусов.

Разновидности плазменной резки

Существует несколько видов ручной плазменной резки:

1. Использование потока защитного газа. Он защищает место реза от воздействия факторов окружающей среды. Благодаря этому получается более качественный рез.
2. Плазморезка с применением воды. Жидкость охлаждает обрабатываемую поверхность и сам плазмотрон. Дополнительно к этому вода защищает место реза от воздействия факторов окружающей среды при разогреве. Вода не позволяет расплавленному металлу испускать вредные испарения.
3. Простая. Классический способ использования плазмотрона. Для резки применяется электрический ток и поток воздуха. Не подходит для разрезания толстых металлических листов, легированных видов стали.

При разрезании заготовок может применяться дуга, которая образуется между двумя электродами.

Ручная плазменная резка

Технология

При проведении работ следует придерживаться следующей технологии плазменной резки металла:

1. Сопло, из которого наружу будет вырываться поток воздуха, располагается у края металлического листа.
2. Мастер запускает аппарат с помощью кнопки включения. Включается начальная дуга, которая постепенно превращается в режущую.
3. Горелка располагается под наклоном в 90 градусов. Резка выполняется медленно и аккуратно.
4. Мастер должен контролировать появление брызг расплавленного металла. Если они не появляются, значит металлическую заготовку не получилось разрезать насквозь.
5. Нельзя прикасаться к соплу или направлять его в сторону других предметов сразу после выключения, поскольку некоторое время из него будет идти горячий воздух.

Если не получается прорезать металлический лист насквозь, необходимо изменить угол наклона, замедлить темп проведения работы или увеличить напряжение.

Технология плазменной резки

Преимущества

Плазменные резаки для металла часто используются на строительных площадках и в частных мастерских. Востребованность объясняется преимуществами плазмореза:

1. С помощью плазмотрона можно обрабатывать разные виды металлов и сплавов.
2. Не нужно подготавливать рабочую поверхность. Высокого качества обработки можно достичь без очистки металла от ржавчины и краски.
3. При аккуратном и медленном ведении резака по обрабатываемой поверхности получается высокоточный рез. Не остаётся окалин и наплывов.
4. Даже при не большой толщине металлического листа, он не будет повреждён из-за сильного нагревания. Связано это с особенностями используемого оборудования.
5. С помощью плазмореза можно делать ровные, фигурные резы.

Во время работы плазмотрона практически не выделяется вредных веществ, что делает процесс обработки безопасным для здоровья.

Плазменная резка металлов — технологический процесс с использованием специального инструмента, который позволяет разрезать металлические листы. Выбор плазмотрона зависит от того, какие материалы будут обрабатываться. Если устройство выбрано неправильно, плазменная дуга не сможет разрезать металлическую заготовку.

 

 

Как выбрать плазморез | Строительный портал

Плазморез нельзя назвать инструментом на каждый день в домашнем хозяйстве. В хозяйственных нуждах он пригождается редко, в основном в период интенсивного строительства. А вот в производственной и строительной сфере аппарат плазменной резки – незаменимая вещь. Вместо того чтобы мучиться и отрезать листовой металл ручной болгаркой, можно использовать плазморез, тогда работы будут выполняться быстро и качественно, срез будет ровным, аккуратным, без заусениц и окалины. Плазменная резка используется в машиностроении, для изготовления и ремонта металлоконструкций и техники, для резки труб и листового металла в коммунальной, хозяйственной сфере и рекламе. У новичка, никогда не работавшего с данной технологией, может возникнуть вполне резонный вопрос, как выбрать плазморез для тех или иных нужд. В данной статье мы расскажем о принципе работы плазмореза и о том, на какие характеристики необходимо обратить внимание при выборе.

1. Преимущества и недостатки использования плазмореза
2. Принцип работы плазмореза и расходные материалы
3. Как выбрать плазморез

 

Преимущества и недостатки использования плазмореза

 

Всегда найдется индивидуум, который скажет, что ему удобнее работать болгаркой для легких работ и газорезкой в сложных ситуациях. И, честно говоря, это личное дело каждого, но эти личные предпочтения никоим образом не умаляют тех достоинств, которые может предложить плазменная резка.

Преимущества использования плазмореза:

• Скорость резки. При осуществлении резки металла толщиной до 50 – 60 мм производительность увеличивается в 5 – 10 раз. Более выгодной можно считать только лазерную установку для резки.
• Возможность обрабатывать любой металл: сталь, нержавеющую сталь, титан, чугун, медь, алюминий и сплавы. Нужно только правильно подобрать силу тока.
• Не нужно предварительно подготавливать деталь/заготовку – снимать ржавчину, краску или грязь. Они абсолютно не мешают процессу.
• Срез высокого качества. Он получается точным, ровным, без наплывов и окалины, дальнейшая обработка практически не требуется.
• Место среза нагревается лишь в узком диапазоне, поэтому тепловые деформации металла заготовок минимальны, даже если толщина металла очень маленькая.
• Безопасность в том плане, что не используются баллоны с газом. Для работы плазмореза необходим только воздух.

• Возможность делать срезы фигурной формы, ограничений по геометрии среза нет.
• Минимальное загрязнение окружающей среды за счет не использования газов.

Недостатки использования плазмореза:

• Относительно небольшая допустимая толщина металла для резки. В самых продвинутых промышленных моделях она не превышает 80 – 100 мм. Для сравнения для кислородной резки ограничение – 500 мм.
• Довольно жесткое требование перпендикулярного расположения относительно заготовки. Так максимальным отклонением считается 10 – 50 °,  если превысить его, ширина реза увеличивается, а с ним и износ расходных деталей.
• Невозможность использования двух резаков, подключенных к одному аппарату.

Как видите, преимуществ у плазменной резки довольно много. С помощью нее можно резать и обрабатывать металл для дверей, ворот, фигурных оградок и заборов, изготавливать детали с отверстиями, кронштейны, лестницы, фасонные детали, систему отопления и вентиляции, разрезать и демонтировать большие конструкции и многое другое.

 

Принцип работы плазмореза и расходные материалы

Для начала давайте определимся, что такое плазма в данном конкретном случае. Плазма – это воздух, нагретый электрической дугой до очень высоких температур 25000 – 30000 °С и находящийся в ионизированном состоянии. Как известно, ионизированный воздух перестает быть диэлектриком и начинает проводить электрический ток, который расплавляет металл и выдувает его из зоны среза.

Плазмотрон – это главный рабочий орган плазмореза, а не сам плазморез, как иногда его называют. Плазмотрон – это плазменный резак, который подключен к основному аппарату с помощью пакета, состоящего из кабеля и шланга для подачи воздуха.

Плазмотроны бывают разными: прямого и косвенного действия. В случае использования плазмотронов прямого действия разрезаемая заготовка включена в электрическую цепь, другими словами дуговой разряд возникает между металлом и электродом в плазмотроне. Именно такая разновидность данных деталей устанавливается в аппаратах плазменной резки, используемых для обработки металлических заготовок. А вот для неметаллических деталей используются плазмотроны косвенного действия, тогда дуга возникает непосредственно в самом резаке.

Сопло – определяет возможности всего плазмотрона, оно может быть различных размеров. От диаметра сопла зависит, сколько воздуха может через себя оно пропустить, от этого зависит и размер реза и скорость и интенсивность охлаждения плазмотрона. Для плазменной резки обычно используют сопла маленького диаметра – до 3 мм и большой длины – 9 – 12 мм. Чем больше длина сопла, тем выше качество реза, но слишком большая длина приводит к быстрому износу и разрушению сопла и снижает надежность работ. Оптимальной считается длина сопла в 1,5 – 1,8 раз больше диаметра.

Электродом или катодом внутри плазмотрона выступает металлический стержень, преимущественно из гафния. В более дорогих аппаратах могут использоваться другие конструкции.

В процессе плазменной резки также используются газы: плазмообразующие и защитные. Так вот в аппаратах с максимальной силой тока до 200 А и рассчитанных на разрезание металла толщиной до 50 мм используется только воздух, который выступает и в качестве  плазмообразующего, и в качестве защитного газа. В таком случае срез имеет удовлетворительное качество, хоть все же может быть некоторое окисление обрабатываемой поверхности. В более сложных промышленных системах используются другие газы – кислород, водород, аргон, гелий, азот и их смеси.

В конструкции плазмореза сопло и электрод являются расходными материалами, которые требуют своевременной замены. Ниже мы поговорим о том, на сколько их хватает.

 

Как выбрать плазморез

 

Итак, на что обратить внимание при выборе аппарата плазменной резки? Первое – универсальность. Например, аппараты под названием «плазморез CUT» предназначены сугубо для резки металлов. Но ведь помимо них есть и другие – аппараты, которые совмещают несколько функций одновременно: CUT – разрезание, TIG – аргонодуговую сварку и MMA – дуговую сварку штучным электродом. В зависимости от потребностей аппарат можно использовать для любой из этих целей. Но учтите, что такая универсальность плохо сказывается на качестве работ и итоговом КПД. В любом случае выбирать вам.

Плазморез FoxWeld Plasma 43 Multi как раз относится к универсальным аппаратам, предназначен для работы в сети с напряжением 220 В. Номинальная сила тока – 60 А, но ее можно регулировать: для MMA в диапазоне 10 – 150 А, для TIG – 10 – 160 А, а для плазменной резки CUT в диапазоне от  20 А до 40 А. Максимальная толщина металла, который можно разрезать с помощью такого аппарата, равна 11 мм (черные металлы и нержавейка). Стоимость данного плазмореза равна 530 – 550 у.е.

 

Виды плазморезов

 

Машины плазменной резки делятся на два вида:

Трансформаторный плазморез позволяет резать листовой металл до 40 мм толщиной.

Плазморез инверторный предназначен для разрезания металла до 30 мм толщиной. При этом потребляет меньше электроэнергии и обладает большим на 30 % КПД, чем трансформаторный. Еще один немаловажный момент – более стабильное горение дуги в инверторном аппарате, а также его компактность, позволяющая производить работы в труднодоступных местах.

Также плазморезы делятся на контактные и бесконтактные. Первым для начала работы необходимо прикосновение к металлу обрабатываемой заготовки, а вторым – нет. Как правило, контактный поджиг предусмотрен только у моделей, рассчитанных на разрезание 10 – 15 мм металла. Более сложные аппараты для разрезания металла 20 – 80 мм толщиной уже обладают бесконтактным поджигом.

И еще плазморезы бывают бытовыми и промышленными и различаются требованиями к энергосети. Например, бытовые модели могут работать от 220 В, а профессиональные только от 380 В. Учтите, плазморезы обладают колоссальной мощностью – более 4,5 кВт, не  каждая сеть в частном секторе сможет выдержать такие нагрузки. Перед покупкой обязательно необходимо удостовериться в том, что ваша сеть справится с большими нагрузками, так как помимо плазмореза придется еще подключать и компрессор. Но об этом чуть позже.

 

Сила тока и толщина заготовки

 

Самыми главными зависящими друг от друга критериями выбора плазмореза являются сила тока и максимальная толщина металла, который может обрабатывать конкретный плазморез. Чем выше сила тока в плазморезе, тем дуга сильнее нагревает металл и соответственно быстрее его расплавляет.

Чтобы правильно подобрать плазморез по силе тока, необходимо точно знать, для обработки каких металлов будет использоваться аппарат, и какую толщину будут иметь заготовки. Для резки разных металлов нужны разная сила тока. Ее можно посмотреть в таблице ниже.

Таблица 1. С какой силой тока необходимо резать различные металлы.

Например, вам необходим аппарат, с помощью которого вы собираетесь разрезать листовую сталь толщиной 3 мм, тогда считаем: 3х4=12 А. Не стоит брать плазморез с минимальным показателем, т.е. 12 А, так как это значение является идеальным вариантом. Лучше взять аппарат с запасом не менее 25 – 30 %, т.е. рассчитанный на силу тока в 20 А.

Если необходимо разрезать медную заготовку толщиной 40 мм, то понадобится аппарат 40х6= 240 А, т.е. профессиональный – промышленный.

Важно! Всегда берите плазморез с запасом по силе тока, чтобы не перегружать его. Рассчитывайте максимальную толщину металла самостоятельно, так как чаще всего в технических характеристиках указывается толщина из расчета, что резаться будет черный металл.

Яркий тому пример плазморез TelWin Superior Plasma 60 HF 400V с силой тока 60 А, но в характеристиках указана толщина 20 мм. Если же подсчитать, то для разрезания 20 мм меди необходимо 120 А. Кстати, данный аппарат рассчитан на сеть с напряжением 380 В и обладает мощностью 7,5 кВт, так что для домашнего использования явно не подойдет. Стоимость такого плазмореза равна 1770 – 1780 у.е. Преимуществами данной модели являются: микропроцессор, облегчающий работу, потенциометр для регулирования силы тока с шагом в 15 А, встроенный манометр для определения давления воздуха, штекерные входы для быстрого соединения кабелей. Ну и, конечно же, в комплект входит плазмотрон.

Вообще же итальянский бренд TelWin выпускает различные модели с силой тока на 25 А, 40 А, 50 А, 60 А, 80 А, 90 А, 120 А, 160 А. Но производятся они не только в Италии, но и в Китае, поэтому обратите пристальное внимание на страну производителя, указанную на упаковке. Хотя сам производитель утверждает, что в  любом случае стандарты Евросоюза соблюдены.

 

Продолжительность включения

 

Интенсивность использования плазмореза имеет очень большое значение при выборе аппарата.

В характеристиках плазморезов есть такая графа как ПВ (продолжительность включения), которая исчисляется в процентах. Какое время аппарат может работать, а какое ему необходимо для отдыха и охлаждения. За основу берется рабочий цикл в 10 минут. Например, если ПВ = 40 %, то это означает, что плазморез может работать 4 минуты и далее требуется 6 минут отдыха. Если ПВ=80 %, то время работы – 8 минут и время отдыха – 2 минуты.

Важно! Продолжительность включения плазмореза зависит от силы тока. Чем выше сила тока, используемая в процессе работы, тем меньше продолжительность включения.

Если планируется нечастое проведение резки металлоконструкций на стройке, то достаточно будет плазмореза попроще, с ПВ менее 50 % или равным 50 %. В таком случае он будет использоваться для вспомогательных работ. Если же планируется резка металла в течение всего рабочего дня, тогда необходимо подбирать аппарат с ПВ максимально приближенным к 100 %, кстати, есть модели с ПВ=100%, их можно использовать в течение всей рабочей смены без перерывов, но в них чаще всего используется водяное охлаждение.

Среди доступных бытовых моделей, представленных на рынке, плазморез Сварог обладает самой большой ПВ, равной 60 % на максимальном токе. Особенно это касается моделей с силой тока выше 60 А, рассчитанных на сеть 380 В. Кстати, если Вы думаете, что чисто славянское слово «сварог» означает, будто эти плазморезы российского производства, то вынуждены вас огорчить, — нет, это лишь выгодное маркетинговое название сугубо китайского продукта, импортируемого в Россию.

Все остальные плазморезы известных марок TelWin, FoxWeld и BlueWeld обладают продолжительностью включения не больше 35 %.

А вот плазморез Ресанта ИПР-25 китайского производства (бренд из Латвии) имеют такую ПВ на 25 А= 35%, ПВ на 20 А= 60 А, а ПВ на 15 А=100%. Диапазон силы тока в данной модели от 5 до 25 А.

 

Встроенный компрессор или внешний

 

Для образования плазмы необходима подача сжатого воздуха, и от того, откуда берется этот воздух, зависит, есть ли у плазмореза встроенный компрессор или необходим внешний. Модели плазморезов с встроенным компрессором обладают не слишком большой мощностью, поэтому используются только в бытовых условиях и на частных предприятиях. Такие аппараты удобны для перемещения и использования в трудных местах, так как не требуется подключение к пневмосети.

Для постоянного использования плазмореза в течение целого рабочего дня необходим внешний компрессор. Обязательно необходимо обратить внимание, что расход воздуха в плазморезе не должен быть больше, чем количество производимого компрессором сжатого воздуха. Ну и, конечно, давление воздуха в плазморезе не должно превышать давление, которое обеспечивает компрессор. Только правильное соотношение этих параметров обеспечивает стабильную дугу и высокую производительность работы плазмореза в течение всего рабочего дня.

Важно! Воздух должен быть абсолютно сухим, не содержать масла и других посторонних примесей. Для осушения необходим специальный влагоотделитель. Поступать воздух должен с равномерной скоростью, без пульсаций.

Крайне важно соблюдать указанное условие и обязательно следовать инструкции к плазморезу. Неправильная эксплуатация приведет к быстрому выходу из строя, а вы даже не поймете, что же произошло. Например, в поисках самого надежного самого лучшего аппарата вы остановили свой выбор на плазморезе Hypertherm американского производства на 45 А, который стоит почти 3000 у.е., но в первый же день работы у вас сгорит ручка плазмотрона. И никто вам не заменит ее по гарантии. Почему?

Представьте себе, между соплом плазмореза и электродом вырывается плазма с температурой 20000 °С, вырывается она за счет движущегося воздуха со скоростью 60 – 100 л/мин. И теперь представьте, что будет происходить, если подаваемый воздух будет не сухим, а с примесью влаги. Эта влага будет взрываться прямиком в плазмотроне, при этом пострадают циркониевое вкрапление на электроде, сам электрод, диффузор и сопло. Придется все это покупать, благо все вышеперечисленное является расходниками и доступно в продаже отдельно от аппарата.

 

Частота замены расходников

Самыми частозаменяемыми деталями плазмореза являются электрод и сопло. Обычно они выходят из строя не одновременно, например, на одно сопло хватает два электрода. Но все индивидуально, бывает, что приходится менять одновременно.

Частота замены расходников слишком прикладной вопрос, на него нельзя ответить заочно. Все зависит от интенсивности использования аппарата, толщины разрезаемого металла и силы тока. Например, некоторые говорят, что одного сопла хватает на одну рабочую смену (один рабочий день), если толщина металла не превышала 10 мм. Другие, что расходников хватает на 500 – 600 резов, а третьи, что на 150 м реза. Какой способ исчисления вам ближе, на тот и ориентируйтесь.

Износ сопла выглядит как нарушение его геометрической формы, а это может негативно влиять на качество реза. Износ электрода – выработка стержня, максимально допустимая 1,5 мм. Если не проследить за этим, то при большей выработке катода он может пригореть к головке плазмотрона, что приведет к выходу его из строя.

Именно поэтому модель плазмореза необходимо подбирать в зависимости от наличия к ней расходных материалов в свободном доступе. Неплохим вариантом является плазморез BlueWeld китайского производства и TelWin, ко всем ходовым моделям имеются сопла и электроды по вполне доступным ценам до 25 у.е.

 

Удобство использования плазмореза

Немаловажный фактор выбора плазмореза – удобство. Первое, что может повлиять, это длина пакета кабель-шланга. Чем он длиннее, тем дальше можно отойти от аппарата, и тем более удобно разрезать широкие листовые материалы. Тем не менее, один пакет длиной 20 – 30 м тоже не слишком удобен, так как его каждый раз необходимо раскручивать, даже если работы будут проводиться в 2-х метрах от аппарата. Именно поэтому желательно выбирать модели с евроразъемами для подключения пакетов. Так можно купить модель с пакетом 6 – 12 м, которые можно менять и наращивать по мере необходимости длину. К тому же, учтите, что при длине кабель-шлангового пакета более 20 м теряется мощность. Поэтому использовать пакеты большой длины лучше в условиях необходимости, например, для работ на открытом воздухе, чтобы не выносить аппарат.

Отдельно хотелось бы сказать про плазморез Горыныч, разработанный российскими учеными. Это многофункциональной устройство работает на воде, имеет силу тока 3 – 10 А, объем требуемой для работы жидкости 80 мл. Данный аппарат хорошо зарекомендовал себя в разных сферах – при монтаже подземных и наземных коммуникаций, в том числе водопровода и отопления, в работе по камню и стеклу, при ремонте холодильников, вентиляционных систем и кондиционеров, а также для резки и выполнения отверстий в любых металлах. Стоимость такого плазмореза 800 у.е.

В заключение несколько слов о технике безопасности. Не стоит работать плазморезом при отрицательных температурах, нельзя дожидаться полного износа расходных материалов – сопла и электрода. И самое главное – если у вас нет опыта работы с плазморезом, не начинайте работу самостоятельно, попросите помощи у опытного специалиста или понаблюдайте за его работой и только затем пробуйте сами.

плюсы и минусы, разновидности, критерии выбора с видео

Плазморез – это не самый важный инструмент в домашнем хозяйстве, однако в строительстве без такого устройства не обойтись. Оно позволяет выполнить нарезку металла быстро и аккуратно. Чтобы научиться использовать такое устройство, необходимо разобраться с принципом работы и основными характеристиками, а также посмотреть соответствующее видео.

Принцип работы плазмореза

Прежде всего, необходимо понимать, что плазма представляет собой воздух, нагретый при помощи электрической дуги до температуры на уровне 30000°C. При этом воздух имеет ионизированное состояние, а значит, он перестает быть диэлектриком. Благодаря проведению тока происходит расплавление металла и его выдувание из области среза.

Любой плазморез оснащен плазмотроном. Речь идет о плазменном резаке, подключенном кабелем и шлангом к основному аппарату. Все плазмотроны могут иметь прямое либо косвенное действие. В первом случае заготовка включается в электрическую цепь. Если же планируется обработка неметаллических деталей, то подойдет изделие косвенного действия.

Возможности плазмотрона зависят непосредственно от сопла. Изделия с большим диаметром могут пропускать значительное количество воздуха, а значит, скорость нарезки будет значительной. Чаще всего при плазменной резке применяются сопла диаметром до 3 мм. Длина элемента составляет 9–12 мм. Если использовать действительно длинное устройство, то качество среза будет очень высоким, однако само сопло может быстро износиться. Оптимальным считается показатель, превышающий диаметр в 1,5 раз.

Внутри плазмотрона расположен металлический стержень, выполненный из гафния. Этот элемент выступает в роли электрода.

В процессе плазменной резки часто используется исключительно воздух, представляющий собой защитный и плазмообразующий газ одновременно. При этом возможно незначительное окисление поверхности. Чтобы избежать такого последствия, в некоторых промышленных агрегатах может дополнительно использоваться кислород, гелий, водород и прочие газы.

Преимущества и недостатки плазмореза

Часто при выполнении различных строительных работ используются именно плазморезы, что можно заметить по многочисленным видео. У такого оборудования есть немало преимуществ.

• Допускается обработка различных металлов, включая сталь, нержавейку, чугун, алюминий и различные сплавы.
• Саму заготовку не нужно предварительно подготавливать, то есть можно смело резать поверхность с остатками краски или ржавчины.
• Благодаря плазморезу срез получается ровным и очень точным. При этом здесь нет окалины или наплывов.
• Благодаря особенностям устройства тепловая деформация будет минимальной, причем это касается даже тех случаев, когда лист металла имеет небольшую толщину.
• Использование плазмореза безопасно, ведь во время работы баллоны с газом не нужны.
• При желании можно выполнить фигурные срезы.

Естественно, идеального оборудования для нарезания металлов не существует. Так, и у плазморезов есть свои минусы.

• В первую очередь стоит отметить ограничения по толщине металла. Наиболее продвинутые промышленные устройства могут нарезать металл толщиной максимум в 100 мм.
• Заготовку необходимо располагать строго перпендикулярно. Допустимое отклонение – это 50°. В некоторых моделях оно составляет всего 10°.
• Нельзя выполнять плазменную резку, подключив к аппарату сразу два резака.

Если внимательно изучить особенности плазмореза, то можно понять, что преимуществ у такого оборудования больше. При просмотре множества видео вы убедитесь в том, что агрегат подойдет для обработки металлов при создании ограждений, кронштейнов, вентиляционных систем и т. д.

Виды плазморезов

Все плазморезы делятся на 2 группы: трансформаторные и инверторные. В первом случае удастся выполнить нарезку металла толщиной до 40 мм, а во втором – до 30 мм. При этом инверторная разновидность потребляет меньшее количество электроэнергии и имеет больший КПД. Подобный аппарат довольно компактный, а значит, выполнить нарезку в труднодоступных местах будет удобнее.

В продаже встречаются контактные и бесконтактные модели. Также плазморезы делятся на бытовые и промышленные, что влияет на требования к энергосети.

Как выбрать плазморез?

Если вы хотите приобрести подобное оборудование, обязательно учтите несколько важных факторов.

• Каждое оборудование имеет определенную маркировку. Так, некоторые аппараты предназначены только для нарезки металлов, а другие позволяют выполнять аргонодуговую или дуговую сварку. Естественно, встречаются и универсальные модели. Однако специалисты в своих видео утверждают, что подобное оборудование имеет недостаточный КПД.
• Всегда нужно учитывать силу тока, а также максимально допустимую толщину металла. Соответственно, вы должны знать, для каких нужд потребуется плазморез.
• Продолжительность включения – еще один важный фактор, который измеряется в процентном соотношении. Показателя до 50% хватит для периодического нарезания различных металлоконструкций. Если же планируется регулярное использование устройства, то лучше выбирать модель с продолжительностью включения до 100%.
• Подобное оборудование может иметь встроенный или внешний компрессор. Первая разновидность отличается невысокой мощностью. Соответственно, подобное устройство подойдет для применения в домашних условиях. Если планируется регулярная эксплуатация плазмореза, то лучше отдать предпочтение внешнему компрессору.
• Использование такого агрегата должно быть удобным, поэтому при покупке необходимо обратить внимание на длину кабеля и шланга. Важно помнить, что такой пакет длиной в 20 м может оказаться неудобным, ведь его придется раскручивать, даже если нарезка металла выполняется рядом с устройством.

Плазморез – это незаменимое оборудование для нарезки металлов. При его эксплуатации необходимо придерживаться техники безопасности. Также следует периодически заменять расходные материалы. Прежде чем приступить к нарезке металлоконструкций, необходимо просмотреть соответствующие видео и проконсультироваться со специалистом.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Плазменная резка металла — что это такое, технология

Плазменная резка металла хорошо подходит для разделывания высоколегированных сталей. Такой метод превосходит газовые резаки минимальной зоной прогрева, позволяющей быстро произвести рез, но избежать деформации поверхности от перегрева. В отличие от механических способов реза («болгаркой» или станком), плазмотроны способны выполнять разделывание поверхности по любому рисунку, получая уникальные цельные формы с минимальными отходами материала. Как устроенны и работают подобные аппараты? Какова технология процесса резки?

Что такое плазменная резка?

Плазменная резка металла и ее принципы работы основаны на усилении электрической дуги, путем разгона газом под давлением. Это увеличивает температуру режущего элемента в несколько раз, в отличие от пропан-кислородного пламени, что позволяет быстро осуществить рез, не дав высокому коэффициенту теплопроводности материала передать температуру на остальную часть изделия и деформировать конструкцию.

Плазменная резка металла на видео дает общее представление о происходящем процессе. Суть метода следующая:

1. Источник тока (питающийся от 220 V для небольших моделей, и 380 V для промышленных установок, рассчитанных на большую толщину металла) выдает требуемое напряжение.
2. По кабелям ток передается на плазмотрон (горелку в руках сварщика-резчика). В устройстве находится катод и анод — электроды, между которыми загорается электрическая дуга.
3. Компрессор нагнетает поток воздуха, передающегося по шлангам в аппарат. В плазмотроне имеются специальные завихрители, способствующие направлению и закручиванию воздуха. Поток пронизывает электрическую дугу, ионизируя ее и разгоняя температуру во много раз. Получается плазма. Данная дуга называется дежурной, поскольку горит для поддержания работы.
4. Во многих случаях используется кабель массы, который подсоединяется к разрезаемому материалу. Поднеся плазмотрон к изделию, дуга замыкается между электродом и поверхностью. Такая дуга называется рабочей. Большая температура и давление воздуха пронизывают требуемое место в изделии, оставляя тонкий рез и небольшие наплывы, легко удаляемые постукиванием. Если контакт с поверхностью теряется, то дуга автоматически продолжает гореть в дежурном режиме. Повторное поднесение к изделию позволяет сразу продолжать резку.
5. После окончания работы, кнопка на плазмотроне отпускается, что выключает все виды электрической дуги. Некоторое время выполняется продувка воздухом системы для удаления мусора и охлаждения электродов.

Режущий элемент — ионизированная дуга плазмотрона, позволяет не только разделывать материал на части, но и сваривать его обратно. Для этого используют присадочную проволоку, соответствующую по составу для конкретного вида металла, а вместо обычного воздуха подается инертный газ.

Разновидности плазменной резки и принципов работы

Разделывание металлов ионизированной высокотемпературной дугой имеет несколько модификаций по используемому подходу и предназначению. В одних случаях электрическая цепь, для выполнения реза, должна замкнуться между плазмотроном и изделием. Это подходит для всех видов токопроводящих металлов. От аппарата исходит два провода, один из которых проходит в горелку, а второй крепится к обрабатываемой поверхности.

Второй метод заключается в горении дуги между катодом и анодом, заключенными в сопле плазмотрона, и способности осуществить рез этой же дугой. Данный способ хорошо подходит к материалам неспособным проводить ток. В этом случае от аппарата исходит один кабель ведущий к горелке. Дуга постоянно горит в рабочем состоянии. Все это относится к воздушно-плазменной резке металла.

Но бывают модели плазморезов, где в качестве ионизирующего вещества используется пар от заливаемой жидкости. Такие модели работают без компрессора. В них имеется небольшой резервуар для заливки дистиллированной воды, подающейся на электроды. Испаряясь, создается давление, усиливающее электрическую дугу.

Преимущества плазморезов

Принципы работы плазменной резки, использующей высокотемпературную дугу, позволяют получать ряд преимуществ перед другими видами разделывания металла, а именно:

• Возможность обрабатывать любые виды стали, включая металлы с высоким коэффициентом теплового расширения.
• Разрезание материалов не проводящих электрический ток.
• Высокая скорость проводимых работ.
• Легкая обучаемость рабочему процессу.
• Разнообразные линии реза, включая фигурные формы.
• Высокая точность резки.
• Малая последующая обработка поверхности.
• Меньшее загрязнение окружающей среды.
• Безопасность для сварщика ввиду отсутствия газовых баллонов.
• Мобильность при транспортировке оборудования имеющего малые размеры и вес.

Технология плазменной резки металла

Как работает плазменная резка показано на видео. Посмотрев несколько таких уроков можно приступать к самостоятельным пробам. Процесс осуществляется в следующей последовательности:

1. Разрезаемое изделие выставляется так, чтобы под ним был просвет в несколько сантиметров. Для этого используются подкладки под края, или конструкция устанавливается на край стола, чтобы обрабатываемая часть была над полом.
2. Разметку линии реза лучше выполнять черным маркером, если работа ведется на нержавеющей стали или алюминии. Когда предстоит разделать «черный» металл, то линию лучше провести тоненьким мелком, который четче виден на темной поверхности.
3. Важно убедиться, что шланг от горелки не лежит рядом с местом реза. Сильный перегрев может его испортить. Начинающие сварщики могут из-за волнения это не увидеть и повредить оборудование.
4. Надеваются защитные очки. Если работать предстоит долго, то лучше воспользоваться маской, которая закроет не только глаза, но и все лицо от ультрафиолета.
5. Если резка будет вестись на подложках выставленных на полу, то следует подложить лист металла, чтобы брызги не испортили покрытие пола.
6. Перед началом работы необходимо убедиться, что компрессор набрал достаточное давление, а водяные модели разогрели жидкость до нужной температуры.
7. Запуском кнопки зажигается дуга.
8. Держать плазмотрон необходимо перпендикулярно разрезаемой поверхности. Допускается небольшой угол отклонения относительно этого положения.
9. Начало реза лучше производить с края изделия. Если необходимо начать с середины, то желательно просверлить тоненькое отверстие. Это поможет избежать перегрева и впадины в этом месте.
10. При ведении дуги необходимо соблюдать дистанцию к поверхности в 4 мм.
11. Для этого важен упор под руки, который осуществляется локтями об стол или об колени.
12. При ведении реза важно зрительно удостоверяться в появлении просвета на пройденном участке, иначе придется проводить резку повторно.
13. Когда линия разреза заканчивается, необходимо соблюсти предосторожность, чтобы деталь не упала на ноги.
14. Отпускание кнопки прекращает горение дуги.
15. Молотком отбивается тонкий слой шлака по краям реза. Если есть необходимость, то проводится дополнительная зачистка изделия на наждачном круге.

Используемое оборудование

Чтобы осуществлять плазменную резку используются различные аппараты и приспособления. Источник тока может быть небольших размеров, и содержать в себе трансформатор, несколько реле и осциллятор. Маленькие модели очень компактны для переноса и работы на высоте. Они способны разрезать металлы до 12 мм толщиной, чего достаточно для большинства видов работ на производстве и дома. Крупные аппараты имеют похожую схему устройства, но обладают более мощными параметрами за счет использования материалов большего сечения, и повышенными входящими значениями напряжения. Такие модели перевозятся на тележках, а работа с изделиями ведется плазмотроном, крепящимся к кронштейну. Им можно резать материалы толщиной до 100 мм.

Плазмотроны как больших, так и малых аппаратов устроены одинаково, но отличаются по размерам. У всех есть рукоятка и кнопка пуска. В каждом имеется электрод стержневой (катод) и внутреннее сопло (анод), между которыми горит дуга. Завихритель потоков направляет воздух и разгоняет температуру. Изолятор защищает внешние части от перегрева и преждевременного контакта электродов. Наружные сопла устанавливаются в зависимости от разрезаемой толщины. Наконечники закрывают сопло от брызг расплавленного металла. На конец плазмотрона могут одеваться различные насадки, помогающие сохранять дистанцию во время работы и убирающие нагар с фасок. Компрессор подает воздух через шланг, а его выход регулируется клапаном.

Изобретение плазменной резки позволило ускорить работу со многими легированными сталями, а точность линии реза и возможность производить изогнутые фигуры, помогают получать разнообразные изделия для производственных процессов. Понимание функционирования аппарата и сути выполняемой им работы поможет быстро освоить это полезное изобретение.

Поделись с друзьями

0

0

0

0

Плазморез из инвертора: Инструкция +Видео

Плазморез: принцип действия, устройство, инструкция по применению

Что представляет собой плазморез и по какому принципу он работает? Если говорить про данный инструмент, то стоит сразу отметить, что это тот прибор, который используют сварщики, причем далеко не все. Для единоразового использования такой инструмент никогда и нигде не применяют.  По этой причине есть инструменты, при помощи которых есть возможность проводить отрезные операции, и при этом не прибегать к использованию дорогого варианта, а именно болгарки. Но если требования к объему и скорости проводимого процесса ужесточенные, то вам никак не обойтись без использования плазмореза.

Именно по этой причине его используют в машиностроительной индустрии, при изготовлении больших конструкций из металла, для резки труб и всего остального.

Разновидности резаков и назначение каждого из них

Много при выборе плазменного резака будет зависеть от того, в какой области вы планируете его использовать. Дело в том, что конструктивные особенности всех видов сильно отличаются между собой – у каждого устройства свой тип зажигания дуги, а также мощность охлаждающей системы.

1. Инструменты, которые работают  в среде газов защитного типа – водород, аргон, гелий, азот и прочие. Такие газы имеют восстанавливающие свойства.
2. Резаки, которые работают в среде газов окисления. Такие обычное насыщают посредством кислорода.
3. Приборы, которые используют для работ со смесями.
4. Резаки, которые работают в стабилизаторах  жидкостно-газового типа.
5. Устройства, которые работают с магнитной и водной стабилизацией. Это особый инструмент, который очень редко используют, поэтому его достаточно трудно найти в свободной продаже.

Есть и другая классификация, которая помогает разделить и купить плазморез по виду оборудования, которое используется для работ.

• Инверторные – вариант, признанный экономичным, может разрешать детали из металла с толщиной до 3 см.
• Трансформаторные – такие устройства способны производить резку металла с толщиной до 8 см, вариант сам по себе менее экономичный.

По типу контакта устройства можно поделить на две группы – бесконтактные и контактные. По названию уже легко понять, какие есть методы использования плазменного резака. В первом случае для устройства не требуется контакта с обрабатываемым металлом, причем толщина заготовки может быть любой, тогда как во втором случае требуется контакт с металлом, и его толщина должна быть не меньше 1,8 см.

Еще одна категория – тип использования и возможность питания от электрической энергии. в этом случае есть вде позиции – бытовой резак, который работает от сети с переменным током и стандартным напряжением 220 В, и промышленный, который можно подключать лишь к трехфазной питающей сети с напряжением в 380 В.

Обратите внимание, что даже те резаки, которые имеют минимальную мощность, будут от 4 кВт. По этой причине при его подключении к бытовой электросети для начала удостоверьтесь, что она точно выдержит такую нагрузку.

Такая нагрузка не является единственной, так как в системе резки плазменным устройство используют охлаждение, и для этого в комплект к стандартному оборудованию идет компрессор, который тоже будет работать от сети. Учитывайте и его мощность при подключении к домашнему питанию.

Устройство

Самому названию уже понятно, что процесс резки металла выполняется благодаря плазме, причем последняя представляет собой ионизированный газ с высокой проводимостью электротока. Чем выше будет температура газа, тем выше будет проводимость, а сила разрезания увеличится в значительной мере. Для процесса резки металла используют также  воздушно-плазменную дугу. Учтите, что в данном случае ток уже будет иметь непосредственное воздействие на поверхности из металла.

Получается, что принцип действия устройства такой:

• Металл расплавляют.
• Его жидкое состояние выдувают из зоны среза.

Ручной плазморез состоит из:

• Блока питания – это может быть инвертор или сварочный трансформатор.
• Шлангов.
• Резака, который изредка называют плазмотроном.
• Компрессора.

Не будет лишним разобраться, чтобы понять конструктивные особенности резака. Внутри устройства находится установленный электрод, который сделан из редкого металла, например, из гафния, бериллия, циркония и прочего. Почему именно эти металлы?  Дело в том, что при нагревании на поверхности данного электрода образуются тугоплавкие виды оксидов. Она являются своеобразной защитой электрода, которая будет обеспечивать целостность материала, т.е. не разрушать. Чаще всего в плазменных резаках устанавливают гафниевые электроды, потому что данный металл не является  токсичным и радиоактивным, как, к примеру, бериллий.

Важное значение в конструкции играет сопло – именно через него плазма попадает на резку. Именно от него и будут зависеть основные параметры устройства, а точнее от толщины и длины сопла. Т диаметра будет зависеть мощность потока плазмы, а значит, и скорость среза и ширина срезанной канавки. Конечно, от этого будет зависеть еще и скорость охлаждения. Чаще всего на резаках устанавливают сопло, диаметр которого равен 0,3 см. Длина будет прямопропорционально влиять на качестве среза – чем длиннее, тем лучше.    Учтите, что очень длинное сопло будет быстро выходить из строя.

Схема работы плазмореза

Итак, когда вы нажимаете на кнопку розжига, источник электрической энергии автоматически включается, и в резак попадает высокочастотный ток. Из-за этого появляется дежурная дуга между электродом и наконечником сопла. Температура дуги составляет от +6 000 до +8 000 градусов. Следует обратить внимание на то, что дуга между разрезаемым металлом  и электродом появляется не сразу, на это требуется время.

После этого в камеру резака начинает поступать воздух, находившийся в компрессоре (сжатый). Воздух начинает нагреваться при прохождении через камеру, в которой расположена дежурная дуга, и его становится больше в 100 раз. Помимо этого он начинает ионизироваться, по сути, превращаясь в токопроводящую среду, хотя воздух сам по себе является диэлектриком.

Сопло, которое сужено до 0,3 см создает плазменный поток, который вылетает из резака с большой скоростью (от 2 до 3 метров в секунду). Температура воздуха, который стал ионизированным, достигает до +30 000 градусов. С такой температурой воздух по проводимости становится таким же, как и проводимость металла. Как только плазма попадает на обрабатываемую поверхность, дежурная дуга выключается, но вместо нее включается рабочая. Плавление металлической заготовки производится в месте среза, откуда жидкий металл сдувается воздухом, который попадает в зону среза. Это и есть схема резки.

Правила выбора инструмента

Люди, которые работали с плазморезом, отметят, что чем больше сила тока, попадающего на электрод, тем быстрее будет процесс. Но есть и некоторые условия, на которые будут влиять и остальные параметры оборудования. Сюда отнесем толщину среза и тип металла. От таких параметров будет зависеть, какое оборудование для работы выбрать, а именно такой из параметров, как сила тока. Чтобы разрезать лист меди с толщиной в 0.2 см, вам нужен будет плазменный резак с силой тока в 12 А.

Обратите внимание, советуем покупать оборудование, которое будет иметь запас силы тока. Обычно указанные параметры при покупке максимальные, а значит, работать на них получится непродолжительное время.

Преимущества и недостатки

Перед тем как сделать выбор и решить, купить плазморез или нет, следует узнать обо всех отрицательных и положительных сторонах оборудования. Так, например, в домашних условиях данное устройство заменимо болгаркой.

Итак, преимущества следующие:

• Резка на большой скорости, а значит, на процесс будет затрачено не так много времени. По сравнению с остальными режущими инструментами (к примеру, с кислородной горелкой) скорость выше  в целых 6 раз. Он уступает только лазерной резке.
• При помощи плазменного устройства можно разрезать заготовки с большой толщиной, а это не всегда под силу даже болгарке.
• Может разрезать любые виды металлов, главное, чтобы был правильно выставлен режим работы.
• Минимальный этап подготовки – поверхности деталей можно зачищать от грязи, ржавчины, масляных пятен, но в этом нет никакого смысла, так как это не помеха для резки.
• Точность среза высокая, качество тоже. Для ручных устройств чтобы улучшить точность среза часто используют специальные упоры, которые не будут давать резаку смещаться по плоскости. В итоге получается срез без наплывов, тонкий и ровный.
• Небольшая температура нагревания, исключение – зона среза, поэтому заготовки не подвергаются деформации.
• Возможность фигурного среза, и хотя таким качеством могут похвастаться и остальные инструменты, но, например, после использования кислородной горелки придется шлифовать края среза и убирать подтеки металла.
• Проводимая операция безопасна на 100%, так как нет ни одного газового баллона в комплекте к оборудованию.

Недостатки:

• Высокая стоимость оборудования.
• Допустимо работать лишь одним резаком.
• Следует выдерживать направление плазмы аккурат перпендикулярно плоскости обрабатываемой детали. На данный момент в продаже появились аппараты, который могут резать под углом от 15 до 50 градусов.
• Толщина изделия для разрезания ограничена, поэтому самые мощные экземпляры могут резать металл, толщина которого 10 см. При помощи кислородной горелки вы сможете порезать металл с толщиной в 50 см.

И, тем не менее, плазморез как устройство достаточно востребован. Ручные виды часто используют, но лишь в небольших предприятиях, где нужно выполнять большие объемы резки и к качестве реза предъявлены жесткие требования.

Плазмотрон — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Плазменная горелка

Плазмотро́н — техническое устройство, в котором при протекании электрического тока через разрядный промежуток образуется плазма, используемая для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально, плазмотрон означает — генератор (производитель) плазмы.

Первые плазмотроны появились в середине 20-го века в связи с появлением устойчивых в условиях высоких температур материалов и расширением производства тугоплавких металлов. Другой причиной появления плазмотронов явилась элементарная потребность в источниках тепла большой мощности. Замечательными особенностями плазмотрона как инструмента современной технологии являются:

• Получение сверхвысоких температур (до 150 000 °C, в среднем получают 10 000-30 000 °C), недостижимых при сжигании химического топлива.
• Компактность и надёжность.
• Лёгкое регулирование мощности, лёгкий пуск и остановка рабочего режима плазмотрона.

Электродуговые:

• С прямой дугой.
• С косвенной дугой.
• С электролитическим электродом (электродами).
• С вращающейся дугой.
• С вращающимися электродами.

Высокочастотные:

• Индукционные
• Ёмкостные

Комбинированные:

Работают при совместном действии токов высоких частот (ТВЧ) и при горении дугового разряда, в том числе с сжатием разряда магнитным полем.

• сварка и резка металлов и тугоплавких материалов
• нанесение ионно-плазменных защитных покрытий на различные материалы (см. Плазменное напыление)
• нанесение керамических термобарьерных, электроизоляционных покрытий на металлы (см. Плазменное напыление)
• подогрев металла в ковшах при мартеновском производстве
• получение нанодисперсных порошков металлов и их соединений для металлургии
• двигатели космических аппаратов
• термическое обезвреживание высокотоксичных органических отходов
• Синтез химических соединений (например синтез оксидов азота и др., см. Плазмохимия)
• Накачка мощных газовых лазеров.
• Плазменная проходка крепких горных пород.
• Безмазутная растопка пылеугольных котлов электростанций.
• Расплавление и рафинирование (очистка) металлов при плазменно-дуговом переплаве.

Особенности применяемых материалов в конструкции[править | править код]

Дуговые плазмотроны[править | править код]

Устройство плазмотрона с продольной стабилизацией дуги

Плазменная горелка дугового плазмотрона имеет по меньшей мере один анод и один катод, к которым подключают источник питания постоянного тока. Для охлаждения используют каналы, омываемые обычно водой.

Высокочастотные плазмотроны[править | править код]

Устройство промышленного высокочастотного индукционного плазмотрона

Высокочастотные плазмотроны являются безэлектродными и используют индуктивную или ёмкостную связь с источником мощности. Поскольку для прохождения высокочастотной мощности сквозь стенки разрядной камеры, последняя должна быть выполнена из непроводящих материалов, в качестве таковых, как правило используется кварцевое стекло или керамика. Поскольку для поддержания безэлектродного разряда не требуется электрического контакта плазмы с электродами, применяют газодинамическую изоляцию стенок от плазменной струи, что позволяет избежать их чрезмерного нагрева и ограничиться воздушным охлаждением.

Применение таких химически устойчивых материалов позволяет использовать в качестве рабочего тела воздух, кислород, пары воды, аргон, азот и другие газы.

СВЧ плазмотроны[править | править код]

Плазмотроны данного типа основаны на сверхвысокочастотном разряде, как правило в резонаторе, сквозь который продувается плазмообразующий газ.

• Жуков М.Ф. Электродуговые нагреватели газа (плазмотроны). — М.: Наука, 1973. — 232 с.

• Ю. П. Конюшная. Открытия советских учёных. — Ч. 1. — М.: Изд-во МГУ, 1988.

• Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. — М.: Высш. шк., 1988. — 255 с. — ISBN 5-06-001480-0.

• Виноградов М.И., Маишев Ю.П. Вакуумные процессы и оборудование ионно — и электронно-лучевой технологии. — М.: Машиностроение, 1989. — 56 с. — ISBN 5-217-00726-5.

выбор аппарата для воздушно плазменной резки, станки и портативное оборудование

Договоримся-ка сразу. Если вас интересуют вопросы, касающиеся сварки в бытовых или кустарных условиях, то вам эту статью можно не читать. – не детский сад и никоим образом не домашний инструмент. Если работы простые и разовые, можно поработать болгаркой.

Но уж если технические задачи стоят серьезные, а объемы работ огромные, то без резака для плазменной резки будет сложно. Это любимый инструмент в машиностроении всех профилей и многих других серьезных отраслях, где нужны «кройка и шитье» из металла.

Виды плазменных резаков

Все зависит от того, какие у вам планы, и где вы собираетесь работать. Дело в том, что плазморезы отличаются высокой вариативностью моделей. Они отличаются друг от друга не только эстетически, но и конструктивно: у них, к примеру, разные виды поджига электрической дуги и разные системы охлаждения.

Плазморезы могут быть переносными, могут представлять из себя целые портальные установки. Есть модели шарнирно-консольного типа, встречаются установки с приводом координатного вида. Особое место занимают аппараты с программным управлением.

Все резаки можно разделить следующим образом:

• Аппараты для работы в среде инертных и защитных газов: водорода, гелия и, конечно же, аргона.
• Резаки, функционирующие в среде окислительных газов – газов, которые насыщены кислородом.
• Резаки для работы с различными смесями.
• Для использования в стабилизаторах.
• Резаки с магнитной стабилизацией.

Принцип работы плазменной резки.

Классификация по виду потребляемой энергии:

• Бытовые резаки, которые подключаются к сети с напряжением 220 В.
• Профессиональные или промышленные, работающие только от сети с напряжением 380 В.

Следует учитывать, что даже бытовой с самыми скромными показателями мощности нужно проверить с подключением к общей сети: нагрузка сети будет очень серьезной. К тому же к резаку часто подключается компрессор для охлаждения. Его совсем немаленькую мощность также нужно учитывать при подключении.

Еще один критерий делит плазморезы ровно на две группы:

Резаки инверторного типа

отличный инструмент эконом-класса, который способен резать металл толщиной до 30-ти мм. Их используют чаще в быту и в малых мастерских. Энергопотребление у них весьма скоромное, они компактны: небольшого веса и изящных габаритов.

Большинство моделей являются переносными или ручными аппаратами. С их помощью можно работать в труднодоступных местах. Дополнительное преимущество – неплохой коэффициент полезного действия – выше на 30%.

Плазморезы трансформаторного типа

Они стоимостью подороже. Это больше походе на станок , как большой короб на колесиках. Режут металл с серьезной толщиной – вплоть до 80-ти мм. Они значительно тяжелее и больше по габаритам, чем инверторные.

Эти вес и размеры можно простить за большую надежность: обычно они не выходят из строя при скачках напряжения в сети, что чрезвычайно актуально для некоторых регионов. Продолжительность бесперебойного включения у этих аппаратов фантастическая – вплоть до 100%.

Это означает, что трансформаторный резак может работать весь день без перерыва. Кроме большого веса и крупных габаритов у этого вида аппаратов есть еще один недостаток: высокое потребление энергии. Как говориться, большому кораблю большое плавание.

Плазменные резаки можно разделить по виду контакта:

• Контактные, которые имеют контакт с металлом. Режут детали с толщиной не больше 18-ти мм.
• Бесконтактные, которым под силу резка металлов практически любой толщины.

Контактная плазменная резка

Это выглядит следующим образом: электрическая дуга соединяет плазмотрон и поверхность разрезаемой металлической детали, иными словами – дуга прямого действия. Вектор этой дуги всегда совмещается с потоком плазмы, выходящим из сопла под большим давлением с высокой скоростью.

Схема режущего плазмотрона.

Раскаленный воздух представляет из себя плазму, он давит на дугу и сообщает ей режущие свойства. Если учесть высочайшую температуру на уровне 3000°С, происходит то самое механическое воздействие на металл, которое называется резкой.

Данный тип резки используется в работе с высокопроводными металлами. Преимущественно это детали с неправильными контурами, трубы, прутки, металлические полосы и уголки, различные отверстия в заготовках и т.д.

Бесконтактная плазменная резка

Здесь режущим инструментом является струя из плазмы, идущая из сопла с огромной скоростью. Что же касается дуги, то она формируется между наконечником плазмотрона и электродом.

Эта технология применяется в работе с материалами, которые плохо проводят ток. Это неметаллы, к примеру, камень.

Еще один принцип классификации резаков на аппараты ручной или машинной резки.

Ручные воздушно-плазменные резаки

Это самые демократичные модели и по цепне, и по сфере применения. Нельзя сказать, что они стали эдакими домашними котиками для резки новогодней фольги, но в автомастерских, к примеру, они стали широко использоваться для резки деталей самого разного калибра.

Производительность у них не бог весть какая прежде всего потому, что резак находится в руках у оператора, которому приходится держать его на весу и вести по линии разреза. Понятно, что об идеальной точности и ровности разреза говорить не приходится.

Чтобы исправить это, можно использовать специальный упор. Этот упор размещают на сопле, придавливают к поверхности заготовки и таким образом ведут резак по линии разреза.

Стоимость ручного плазменного резака зависит от их функциональных возможностей, включая применяемую силу тока и максимальную толщину металла, которую можно будет с их помощью разрезать.

На рынке появились чрезвычайно интересные универсальные модели, с помощью которых можно как резать, так и варить металлические детали. Стоят они недешево, но вполне приемлемо: около 500 USD. Заметить такие модели можно с помощью маркировки.

Аппараты плазменной резки машинного типа

Данные модели практически всегда снабжены программным обеспечением, благодаря которому участие оператора из процесса исключено. Понятно, что сразу же повышаются производительность и общая эффективность работы аппарата. Ну а главная фишка – идеальная точность резки.

Дополнительный бонус от машинного резака – отсутствие какой-либо необходимости обрабатывать края после резки, они и так идеальные.

Для начала работы вводится схема, по которой будет произведена любая форма или фигура резки.

Режимы плазменной резки.

Стоимость машинных устройств на несколько порядков выше, чем у ручных аппаратов . Данные аппараты состоят из мощных трансформаторов и технического стола в виде ровной поверхности с направляющими.

Цена зависит от комплектующих, габаритов и функциональности программного обеспечения. Так или иначе стоимость любой машинной модели будет находиться в диапазоне 3000 – 20000 USD.

Водно-плазменные резаки

Помимо аппаратов воздушно-плазменной резки существуют и модели водно-плазменного типа. В этом случае вода играет роль охладителя, а плазму образует не воздух, а водяной пар.

Устройства воздушно-плазменной резки – отличная опция благодаря низкой цене и компактности, но у них есть существенный недостаток – ограничения в толщине разрезаемого металла, этот лимит составляет всего 80 мм.

А вот мощность водно-плазменных резаков намного выше, и поэтому позволяет работать с массивными деталями. Если говорить о пресловутой стоимости, то да, эти модели дороже.

Принцип работы у них совсем другой. Вместо воздуха под давлением используется водяной пар. При таком раскладе не нужен компрессор для воздуха, не нужны баллоны с газом – водяной пар отлично справляется со всеми задачами самостоятельно.

Дело в том, что по консистенции водяной пар значительно более вязкий, чем воздух. В результате этой «счастливой» вязкости водяного пара нужно намного меньше.

При прохождении через плазмотрон электрической дуги в него подается вода, которая мгновенно начинает испаряться. Пар ионизируется под действием загоревшейся электрической дуги и рабочей жидкости, которая поднимает катод полюса с минусом от катода полюса сопла с плюсом.

Одна из самых известных моделей водно-плазменного типа – аппарат «Горыныч» со стоимость примерно 800 USD.

Физика процесса плазменной резки

Чтобы работал, нужны всего лишь воздух и электрическая энергия. На режущую часть аппарата подается ток с высокой частотой. В результате в плазмотроне формируется дуга с очень высокой температурой: около 8000°С.

Разновидности плазменных резаков.

Туда же, в плазмотрон, поступает и проходит через раскаленную дугу воздух в сжатом состоянии, который впоследствии ионизируется. В результате этот воздух становится отличным проводником тока, он становится той самой плазмой.

Плазма под большим давлением выходит из сопла и разогревает металлическую деталь до начала плавления. Расплавленный металл частицами выдувается воздухом, выходящим из сопла под большим давлением. Это и есть та самая резка металла.

Скорость потока плазмы зависит от расхода воздуха: если его увеличить, скорость потока плазмы повысится. При силе переменного тока в 250 А скорость плазменного потока составляет примерно 800 м/сек.

Как устроен аппарат плазменной резки?

Главные элементы аппаратов плазменной резки металла – плазмотрон, источник электропитания и так называемый кабель-шланговый пакет для соединения с компрессором. В качестве источника питания могут быть использованы инвертор или трансформатор.

Плазмотрон

Это главная часть аппарата плазменной резки. В свою очередь, он состоит из сопла, электрода и изолятора. По своей форме это корпус с камерой цилиндрической формы и малым выходным каналом, в котором формируется дуга. Электрод находится с тыла камеры, его функция – возбуждение дуги.

Электроды

Это специальные расходники, сделанные именно для резки металла. Чаще их производят из циркония, тория или гафния. Самые распространенные – из гафния.

С бериллием и торием нужно быть поосторожнее – эти элементы обладают радиоактивным компонентом.

Все эти элементы отличаются тем, что на их поверхности формируются оксиды с тугоплавкими свойствами. Эти оксиды как раз и защищают электрод от разрушения.

Розжиг или возбуждение дуги напрямую между электродом и металлической заготовкой произвести сразу трудно. Поэтому первым делом разжигается промежуточная дуга между электродом и плазмотроном. Затем воздух под давлением проходит чрез дугу, ионизируясь и нагреваясь.

Схема устройства плазменного резака.

В итоге объем этого воздуха повышается в объеме во много раз, он превращается в поток плазмы. Плазма вырывается из суженого конца сопла с огромной скоростью и высочайшей температурой вплоть до 30000°С.

Такому потоку все по силам, в дополнение ко всему он обладает очень высокой теплопроводностью – практически такой же, как у металла заготовки, которую нужно резать.

Настоящая дуга – та самая, которая нужна, формируется при выходе плазмы из сопла плазмотрона. Теперь именно эта рабочая дуга является главным режущим фактором.

Сопло плазмотрона

Различается по диаметру, от которого будут зависеть функциональные возможности всего аппарата. Прежде всего эта зависимость касается объема ионизированного воздуха, выходящего из сопла: именно им обусловлены главные характеристики резака – скорости работы и охлаждения, ширина шага реза.

Чаще встречаются сопла с малым диаметром, не превышающим 3-х мм. Зато длина сопла больше – около 10-ти мм.

Защитные газы

Прежде всего эти газы образуют плазму, их даже называют плазмообразующими. Такие газы используются только в мощных промышленных аппаратах для резки толстых металлов. Чаще это гелий, аргон, азот и их различные смеси. Кстати, кислород сам по себе также является защитным и плазмообразующим газом. Он используется в резаках небольшой мощности для резки металлов не толще 50-ти мм.

В плазмотроне расходными материалами являются сопло и электроды. Их нужно менять в положенных сроки.

Преимущества метода плазменной резки

Плюсы этих устройств нужно хорошо знать, равно как и минусы, без которых не обходится ни одно техническое приспособление.

Прежде всего помним, что скромные бытовые задачи по резке металла вполне можно реализовать с помощью обычной болгарки и не заморачиваться с дорогим и непростым плазменным оборудованием.

Плазменный резак обладает следующими положительными свойствам:

• Высокая скорость рабочего процесса. Если сравнить ее с газовой горелкой, то скорость резки выше в шесть раз. Быстрее в природе только лазерная резка.
• Большая толщина металла, который он способен резать в отличие от болгарки.
• Плазменному резаку под силу любой тип металла. Для этого важно знать и верно выставлять необходимые режимы согласно спецификациям.
• Непродолжительные и несложные подготовительные работы. Не нужна зачистка поверхностей.
• Уникальная точность и ровность среза. Нет никаких наплывов, не нужны специальные упоры.
• Отсутствие каких-либо дефектов и деформаций металла благодаря невысокой температуре общего нагрева.
• Способность аппарата производить срезы любой формы, включая фигурные.
• Высокая безопасность процесса: нет баллонов с газом.

Чертеж устройства плазменного резака.

Недостатки плазменного резака:

• Высокая стоимость аппарата.
• Нет возможности резки одновременно несколькими резаками.
• Строгие требования к положению инструмента: плазма должна быть строго перпендикулярной поверхности заготовки. Сегодня выпускаются продвинутые аппараты, способные работать под углом от 20-ти до 50-ти градусов, но они еще дороже.
• Ограничение толщины разрезаемого металла – примерно до 10-ти с. В сравнении кислородная горелка режет металл толщиной в полметра.

При всех, казалось бы, значительных минусах плазморезы очень популярны. В небольших мастерских работают ручными моделями, которых предлагается на рынке огромное множество. Сегодня плазменная резка перестала быть недоступным элитарным методом работы.

Плазменный резак своими руками

Сразу заметим, что плазменной резки не обязательно быть профессиональным сварщиком, опыт в сварке здесь не нужен. Если вы задумали сделать такой аппарат своими руками, примите к сведению, что у вас появится возможность идеально резать кроме металла другие материалы: пластик, дерево, керамику и пр.

Плазменный резак – дорогое удовольствие даже в виде самых простых ручных моделей, поэтому сделать самодельный аппарат имеет смысл: овчинка выделки стоит.

Единственное, что нужно купить – это источник питания и сопло. Если вы все сделаете правильно, ваш аппарат не будет уступать заводским экземплярам по своим рабочим качествам.

Для образования плазмы нужен воздух, а для системы охлаждения нужна вода или тосол, которые заливаются в специальную емкость.

Стержень нужно брать вольфрамовый., с его помощью будет формироваться электрическая дуга. Все комплектующие всегда имеются в хозяйственных магазинах. Собрав все необходимое оборудование для , аппарат производится по схемам, которые представлены в сети в большом количестве.

Какой резак выбрать

Начнем с факта, известного любому сварщику, который распространяется и на плазменную резку: чем выше сила тока, тем выше скорость рабочего процесса. Есть и другие параметры, которые следует учитывать при выборе инструмента для своей работы.

Толщина и тип металла – один из главных критериев. В сети можно найти множество табличного материала с техническими характеристиками плазменных резаков в зависимости от них. К примеру, чтобы с успехом резать медный лист толщиной в 2 мм, вам понадобится устройство с допустимой силой тока в 12 А.

Важным правилом является обязательный «запас» силы тока: покупать резак помощнее, чем указывается в таблицах. Дело в том, что табличные параметры – это максимальные цифры, с этими значениями аппарат может работать лишь непродолжительное время.

Схема работы плазменного резака.

Грамотнее всего выбор по трем критериям: скорости рабочего процесса, времени резки и мощности.

• Нужная рабочая мощность определяется с учетом толщины планируемого металла и его вида. К примеру, мощность в 90А позволит резать металл толщиной до 30-ти мм.
• Если металл толще, нужно выбирать резак с мощностью в диапазоне 80 – 180А.
• Диаметр сопла и выбор типа потока всегда зависит от типа разрезаемого металла.
• Важными параметрами выбора станка плазменного резака являются также номинальное первичное напряжение и сила тока.
• Нужно решить, какой тип аппарата вам нужен – универсальный или специального назначения.
• Проверка адекватности аппарата к электрической сети обязательна: можно ли его подключать к общей сети или нужна профессиональная с другим напряжением. Аппараты попроще работают только при 220 или 380В, фазы питания могут быть одно- и трехфазными.
• Скорость резки металла измеряется в см/мин.
• Еще один важный и показательный критерий – способность резака работать непрерывно в течение долгого времени, иными словами – продолжительность работы без перерыва. Если она указана как 50%, это значит, что аппарат после 5-ти минут непрерывной резки должен быть выключенным также 5 минут.

Полезные советы по покупке и уходу

Особенности выбора и ухода за резаком:

1. Если есть выбор, всегда останавливайтесь на тех моделях, у которых есть евроразъем.
   В этих моделях не будет никаких проблем с подключением или удлинением кабель-шлангового пакета и других элементов между собой.
2. На расходных материалах не экономим.
   Только качественные будут работать на идеальный рез и долговечность резака. Быстрее всего изнашиваются сопло и катод, следовательно, за стоянием этих элементов нужно следить с особой тщательностью.
3. Резак – это резак, поэтому правила безопасности в данном случае имеют железобетонный характер.
   Нужно иметь защитный щиток, специальные очки. Имейте в виду, что плазменная резка – это брызги расплавленного металла. Поэтому вам не помешают и перчатки, и даже защитная обувь.
4. Работа на максимальной мощности предопределяет последующую остановку в работе.
   Одна из важнейших технических характеристик станков плазменной резки металла – продолжительность их работы без перерыва.
5. Если в вашем доме старая проводка, обязательно проверьте, как «подружится» ваш новый резак с вашей старой сетью.
   Скорее всего, дружбы не выйдет, это нужно принять во внимание.