Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что нужно знать о плазменной резке металла

Что нужно знать о плазменной резке металла

Что такое плазменная резка? Это обработка металлических изделий, где резцом служит струя плазмы. На чем основана технология, виды оборудования — далее.

Плазменная резка металла

Резка металла — технологический процесс разделения монолитной детали на отдельные части. Операция выполняется механическим способом (рубка, распиливание), гидроабразивным (суспензия из воды и абразивного материала) или термическим (нагрев).

Последний вид — это газокислородная, лазерная и плазменная резка металла.

Плазменная резка — что это

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

Отличия плазменной резки от лазерной

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

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

Принцип действия

  • рез прямого действия, или плазменно-дуговая резка металлов;
  • рез косвенным воздействием.
Резак прямого действия

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

Резак косвенного действия

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

Виды плазменной резки Плазмотрон прямого действия Плазмотрон прямого действия

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

Преимущества плазменной обработки

  • возможность обработки заготовок из различных металлов, а также неметаллических изделий;
  • скорость обработки небольших толщин (до 50 мм) в 25 раз выше, нежели посредством газопламенной резки;
  • локальный разогрев детали происходит только в месте воздействия, что способствует отсутствию тепловых напряжений и деформации изделия;
  • качественный и чистый распил метала, — в месте обработки малая шероховатость поверхности;
  • отсутствие взрывоопасных веществ и предметов, — горючих газов, баллонов под давлением и т.п.;
  • способ позволяет производить сложные геометрические резы.

Какое оборудование применяют

Для резки металла плазмой выпускаются агрегаты промышленного и бытового назначения. Первые представляют собой сложный многофункциональный комплекс с автоматизированным процессом (станки с ЧПУ). Вторые — небольшие аппараты, работающие от сети 220V или 380 V.

Источник плазменной резки в бытовых приборах, — инвертор (сварочный генератор) или трансформатор. Первый вид меньше по габаритам, удобнее в обращении. Второй — обладает высокой надёжностью, длительным сроком эксплуатации. Рабочее тело — подготовленный атмосферный воздух.

Мощности ручного агрегата хватает для распила металла толщиной до 15–20 мм. Отдельные модели оснащены функцией бесконтактного зажигания дуги. В комплектацию входит плазмотрон и устройство подготовки воздуха.

Используются в домашних мастерских, условиях профессионального производства и строительства:

  • плазменная река листового металла;
  • обработка цилиндрических изделий, в том числе стальных труб;
  • вырезка сложных геометрических фигур, в том числе отверстий;
  • обработка керамических и каменных изделий и другие виды промысла.
Читайте так же:
Ротор на перфоратор штурм

Этот вид оборудования существенно превосходит по своему функционалу и удобству пользования обычную газокислородную резку. Не только по габаритам, но и по технике безопасности.

Модель бытового плазматрона показана на фото.

Комплект поставки плазматрона "Горыныч"

Свойства технологии

  • создание электродуги;
  • образование ионизированного газа;
  • создание высокоскоростного потока плазмы;
  • воздействие этой активной средой на обрабатываемый материал.

Для плазменно-дуговой резки характерны:

  • Температура потока. Величины находятся в диапазоне 5000–30000°C. Определяется видом обрабатываемого материала: нижние значения используют для цветных металлов, верхние — для тугоплавких сталей.
  • Скорость потока. Значения в пределах 500–1500 м/с. Настраивается под определённый вид обработки:
    • толщина заготовки;
    • вид материала;
    • тип распила (прямой или криволинейный);
    • длительность работы плазматрона.
    • толщина метала и его вид;
    • диаметр сопла;
    • сила тока;
    • расход газа;
    • скорость реза.

    Качество обработки

    Документами определяются основные критерии:

    1. Допуск на перпендикулярность или угловатость. Показывает отклонения от перпендикуляра и плоскости реза к поверхности обрабатываемого изделия.
    2. Оплавление верхнего края. Трещины в точках обработки не допускаются. Верхний край может быть острым, оплавленным, оплавленно-нависающим.
    3. Шероховатость. По ГОСТ делится на три класса, 1, 2 и 3.

    Виды плазменнй резки

    Технология плазменной резки металла — это набор нескольких способов. Плазменно-дуговая резка подразделяется:

    1. воздушно-плазменный способ резки металла;
    2. газоплазменная;
    3. лазерно-плазменный способ резки.

    Промышленная плазменная резка металла

    Первые два вида схожи по принципу действия, — электродуга плюс ионизированный поток раскалённого газа. Отличие в рабочем теле. В первом случае — воздух, во втором — какой-либо газ или водяной пар.

    По способу обработки заготовок толщиной до 200 мм, применяется комбинированное оборудование. Современная промышленная установка сочетает термообработку газовой струёй или использование плазмотрона. Станки для резки оснащены модулем ЧПУ (числовое программное управление). Выполняют раскрой листового металла по прямой или криволинейной траектории.

    Ручная плазменная резка — это классическая плазменно-дуговая резка. Переносные агрегаты (бытового уровня) режут чёрный металл с помощью воздушной ионизированной струи. Расширение ассортимента газов, влечёт значительное усложнение оборудования и рост его стоимости.

    Лазерно-плазменная

    Лазерная и пламенная резка, в сочетании на одном станке с ЧПУ, повышает производительность. Позволяют формировать различные линии раскроя, в том числе, рез отверстий.

    Лазерная или плазменная резка, совмещённые на одном устройстве, значительно экономят производственные площади. Плазменно-дуговая резка используется на габаритных заготовках. Лазерная — при обработке мелких деталей с повышенными требованиями к точности раскроя.

    Принципиальное отличие лазерного метода от плазменного, — источник нагрева. В лазере — это сфокусированный световой луч. Зона контакта чрезвычайно мала, поэтому удаётся получить локальное воздействие на деталь. Благодаря этому, ширина распила мала, качество раскроя выше, нежели плазматроном.

    Из-за этого, плазменная резка труб постепенно сдаёт позиции там, где требуется высокая точность раскроя и предъявляется повышенное качество к краю изделия.

    Обработка титана

    Вследствие таких характеристик, его трудно подвергать механической и термической обработке. Режущий газовый резак применять нельзя, — металл сгорит. Отсюда, резка титана хорошо освоена на плазматроне и лазерным способом.

    Кроме обычного прямого раскроя, плазменно-лазерный способ позволяет выполнять пространственную обработку сложных геометрических форм, например, сопряжение нескольких отверстий.

    Пример плазменной резки металла, посредством плазматрона, можно увидеть на видео.

    Вся суть плазменной резки металлов

    Плазменная резка — это вид термической обработки металлов, относящийся к высокотехнологичному и производительному методу резки.

    ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ.

    Если сравнивать плазменную резку с близкой по характеристикам ей газосиликатной резкой, то по своей технологии первая имеет явные преимущества. В процессе резки не требуется таскать с собой большие баллоны с газом, до минимума снижаются нормы по пожаробезопасности помещения. По большому счету для осуществления процесса резки необходимы только электрическая энергия, воздух и расходные материалы — оригинальные сопла и электроды — по мере износа.

    Плазменная резка металла производится потоком сжатого воздуха, который под воздействием электрической дуги превращается в плазму с колоссальной температурой, достигающей температур до 20000 Кельвинов. Благодаря столь высокой температуре имеется возможность резать любые металлы различных толщин. Под воздействием струи плазмы металл расплавляется, а поток воздуха выдувает расплав из зоны резки.

    КАКИЕ МАТЕРИАЛЫ МОЖНО РЕЗАТЬ С ПОМОЩЬЮ ПЛАЗМЫ?

    Резанью плазмой поддаются большинство металлов, разница заключается лишь в том, какой они могут быть толщины. Основные материалы — это сталь, чугун, медь, бронза, титан, латунь, алюминий, а также сплавы этих металлов. При резанье плазмой не стоит забывать о том, что толщина листа разрезаемого металла напрямую зависит от его теплопроводности. То есть, чем выше теплопроводность материала, тем меньшей толщины лист удастся разрезать. Иначе шов получится слишком неровным и широким — металл будет быстро расплавляться.

    Сравнивая лист алюминия и лист стали, получается, что алюминий может иметь гораздо меньшую толщину, чем сталь. Температура плавления первого намного меньше, таким образом, при большой толщине плазма не будет успевать прожечь лист насквозь, когда края начнут оплавляться.

    ПЛЮСЫ И МИНУСЫ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ

    НЕДОСТАТКИ:

    Обычно сравнивают плазменную резку с газовой. Если провести такие параллели, то получается, что плазменная имеет значительно большую точность, экологичность, скорость, экономичность, за счет использования обычного сжатого воздуха при работе.

    Недостатком такой резки является выделение в больших количествах азота на месте реза, при выгорании кислорода из рабочего газа, а также не всегда ровные края при использовании обычных расходных частей. При желании облой почти всегда легко механически удаляется, но это темнеменее это хоть и не значительные, но дополнительные трудозатраты, что влияет на конечную стоимость. Цена плазменной резки в специфичных задачах может увеличиваться и за счет использования дополнительной подачи вспомогательного газа, например, кислорода или чистого азота, но использование дополнительных газов на больших толщинах или при резке цветных металлов оправданно — для получения ровного реза и минимальных отклонений кромки металла от заданных в чертеже.

    Технология плазменной резки

    Технология плазменной резки

    На сегодняшний день в условиях промышленных предприятий из всех типов резки чаще всего используют плазменную. Это стало возможно благодаря тому, что именно плазма сочетает в себе качество резки, производительность, низкие эксплуатационные затраты и универсальность.

    Что такое плазма?

    Плазма является четвертым состоянием вещества. Обычно на ум приходят всего три состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Для такого распространенного вещества как вода, эти три состояния: лед, вода и пар.

    Схема использования тепловой энергии для выработки плазмы

    Разница между этими состояниями связана с их уровнями относительной энергии. При воздействии энергии в виде тепла на лед он тает и превращается в воду; дальнейшее нагревание приводит к испарению воды и образованию пара. Передача значительно большего количества энергии пару — нагрев его до температуры приблизительно 11 700 °C — приведет к разложению пара на некоторое количество составляющих его газов, при этом пар приобретет способность проводить электрический ток, то есть становится ионизированным. Такой ионизированный газ высокой температуры называется плазмой.

    В системе плазменной резки для передачи энергии электропроводящему обрабатываемому материалу используется поток плазмы. Как правило, поток плазмы образуется путем подачи газа, например азота, кислорода, аргона или даже воздуха через узкое сопло под давлением. Электрический ток, генерируемый внешним источником тока, передает определенное количество энергии потоку газа, достаточное для его ионизации и перехода в состояние плазменной дуги; при этом значение температуры находится в районе 40 000 ˚F. Под воздействием плазменной дуги происходит расплавление материала заготовки и выдувание расплавленного металла; таким образом осуществляется резка обрабатываемого материала.

    Компоненты систем плазменной резки

    Система плазменной резки в базовой конфигурации включает в себя следующие компоненты:

    • Источник питания – Источник питания постоянного тока. Напряжение холостого хода обычно находится в диапазоне от 240 до 400 В пост. тока. Выходной ток источника и суммарная мощность определяют скорость резки и толщину материала, который способна обрабатывать система. Основная функция источника тока состоит в обеспечении достаточной энергии для поддержания плазменной дуги после ионизации.
    • Контур зажигания дуги–В большинстве резаков с жидкостным охлаждением с силой тока 130 А или выше контур представляет собой высокочастотный генератор, подающий на выход переменное напряжение от 5000 до 10000 В с частотой 2 МГц. Это напряжение используется для создания дуги высокой интенсивности внутри резака, чтобы ионизировать газ и получить плазму. В отличие от указанной выше высокочастотной пусковой схемы, в резаках систем воздушно-плазменной резки для ионизации газа как правило используется технология движущегося электрода или “контактного пуска”.
    • Резак –Служит держателем для расходных деталей — сопла и электрода — и обеспечивает охлаждение этих деталей газом или водой. Сопло и электрод сжимаются и поддерживают плазменную струю.

    ПО для плазменной резки

    В механизированном оборудовании для программирования машин используется ПО для плазменной резки. В некоторых случаях для программирования отдельных частей или небольших проходов прожига можно использовать ПО для ЧПУ, но большинство производителей и изготовителей работают с ПО, которое обычно называют САПР/АСТПП для раскроя. Такое ПО имеет намного больше функций и возможностей.

    Некоторые типы программного обеспечения САПР/АСТПП для плазменной резки могут управлять практически всеми параметрами операций плазменной резки, а также автоматически устанавливать их значения. К примеру, ПО ProNest ® от Hypertherm поддерживает такие параметры как ток дуги, напряжение, предварительная подача газа, настройки потока газа, скорости резки, значения высоты резки, типы и высоты прожига и т. д. Все это нужно для того, чтобы упростить работу оператора машины’ и повысить производительность.

    В число других функций, которые часто встречаются в ПО для плазменной резки, входят:

    • Избежание столкновений
    • Цепная резка
    • Мостовая резка
    • Резка по общей линии
    • Резка набором головок
    • Разрез каркаса

    А в некоторых случаях ПО может обеспечить оптимальные результаты резки, такие как:

    • более высокое качество отверстий
    • более простая настройка реза со скосом
    • снижение времени цикла

    Стандартные области применения плазмы; отрасли промышленности, в которых плазма находит свое применение

    Плазму применяют как в ручных, так и механизированных системах для резки широкого спектра электропроводящих материалов, в том числе низкоуглеродистой, углеродистой, нержавеющей стали, алюминия, меди, латуни и других металлов.

    ПЛАЗМЕННАЯ РЕЗКА
    МЕТАЛЛА

    Плазменная резка металла – один из наиболее производительных, точных и экономичных методов термического раскроя любого плоского металлопроката (плит, полос, рулонов, лент) толщиной листа в диапазоне от 0,5–2 мм до 160 мм, а также листовых токопроводящих конструкционных материалов, включая низкоуглеродистые и легированные стали, различные сплавы меди, алюминия и других цветных металлов.

    Инновационный способ бесконтактного плазменного раскроя позволяет создавать абсолютно плоские тонкие заготовки и сложные по геометрии детали безупречной формы с чрезвычайно точной кромкой – практически с нулевым отклонением (± 02, мм) линейных и радиусных размеров – и минимальными промышленными отходами металла.

    Направленная энергия плазмы

    Плазменно-дуговая резка – технологический процесс, при котором металл разрезается расплавлением в локальной области под воздействием энергии дуги с удалением расплавленного металла высокоскоростным потоком горячего ионизированного газа. Технология ПлР была разработана в середине 50-х годов 20 века.

    Плазма – четвёртое агрегатное состояние вещества – это газ, который при очень высоких температурах (15 000–30 000 С) нагревается и ионизируется, становясь проводником. Заряженные частицы преобразуются в интенсивный плотная струя плазмы – вместе с подачей воздуха применяется для передачи электрической, световой дуги на металлическую деталь, которая, нагреваясь плавится и разрезается.

    Плазмообразующие газы для плазмы

    Для плазменного резака (ПлР) применяются активные (кислород и кислородосодержащие смеси, воздух и т. д.) и неактивные газы (азот, аргон, водород), применять которые нужно исходя из толщины и типа металла. Так, для проката цветных сплавов, в основе которой используется медь и алюминии толщиной не более 100 мм, применяется смешанный состав – азот и водород. Для резки чёрного металла толщиной до 60 мм подойдет сжатый воздух.

    Азот и аргон используется по отдельности и вперемешку. Так, азотом режут тонкую сталь до 30 мм, с минимальным содержанием углерода и легирующих элементов. Смешанным составом режут высоколегированные марки стали, толщиной, не превышающей 50 мм.

    «Ионмет» предлагает широкий диапазон услуг плазменного раскроя, осуществляем термический раскрой листового проката по чертежам заказчика на высокопроизводительных системах.

    Изготовление широкой номенклатуры изделий, в т. ч. имеющих внутренние полости, методом термической плазменной резки. Плазменный раскрой стальных и алюминиевых заготовок больших величин (толще 40 мм). Разделительная резка металлов по внешнему контуру заготовки до 160. 200 мм технологией плазменной обработки. Прецизионная плазменная резка тонких листов. Плазменная точная разделка кромок, в т. ч. под сварку. Все виды вертикальных резов. Резка с острыми перпендикулярными кромками. Работы по резке сложных скосов с малыми допусками. Плазменная резка под углом – выполнение контурных, прямых и фасочных разрезов под углом до 60. Резка фасок с различными углами скоса кромок в интервале от 0 до ± 45. Плазменное проплавление сквозных отверстий. Плазменно-дуговая пробивка сквозных отверстий малого (до 25–35 мм) и большого заглубления. Принимаем на плазменную резку плоский листовой металлопрокат малых и средних толщин, изготовленный из легированных нержавеющих коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов аустенитного, аустенитно-ферритного, ферритного, аустенитно-мартенситного, мартенситно-ферритного и мартенситного классов.

    Оптимальные режимы и библиотека параметров плазменной резки листового металла – величина силы тока и напряжения в плазменном потоке, расстояние между соплом и рабочей поверхностью, рабочее давление газа, скорость движения плазменного резака и т. д. – подбираются индивидуально и зависят от материала, толщины и геометрии обрабатываемых деталей.

    Современная плазмотехника, превосходная оснастка и комплекс апробированных технологических приёмов резки обеспечивают эффективный расход материала, высокую скорость работы (до 6000 мм/мин), меньшее налипание брызг, стабильный ровный рез с минимальной средней шероховатостью – без сужения и перегибов, что снижает затраты на вторичную обработку.

    Технология плазменной разделительной и высокоточной резки широко применяется в трубостроении, производстве строительных конструкций, стойких к воздействиям атмосферных осадков, при изготовлении машиностроительных металлоконструкций, работающих в агрессивных и слабоагрессивных средах при повышенных температурах, вентиляционных или отопительных систем.

    С помощью воздушно-плазменной резки изготавливают широкий спектр деталей для различных отраслей промышленности: от косынок, проушин, фланцев, подпятников, закладных и крепёжных элементов, шайб, накладок, деталей коробов, воздуховодов и вентиляционных зонтов до анкерных и фундаментных плит.

    Передовые установки с ЧПУ с крайней точностью режут металл из различных сплавов, в том числе окрашенные, а также имеющие на своей поверхности защитные покрытия, коррозию, следы замасливания, загрязнения.

    Высокая производительность. Уступая по скорости обработки лишь лазерному раскрою, плазма в 5-10 раз превосходит традиционный механический и газокислородный способы обработки. Обширный диапазон толщин резки: от 2 до 160 мм. Обработанная методом плазменной резки поверхность отличается низкой шероховатостью, высокой прочностью, отсутствием внутренних напряжений и тепловой деформации в кристаллической структуре металла. Современные устройства плазменной резки обеспечивают деликатную ширину реза – с гладкой блестящей поверхностью, тонкими острыми кромками и радиусами на углах, без чрезмерной окалины, фактически без грата и наплывов. Превосходное качество режущей кромки чаще всего не требует последующий механической обработки или зачистки даже при больших толщинах материала. Вырезание отверстий 1:1. При корректном выборе параметров – мощности и давления газа – плазменный раскрой универсален практически для любого материала, вне зависимости от предварительной обработки: лакокрасочное покрытие, грязная поверхность или коррозия металла для плазмы не критичны. К некоторым недостаткам плазменной резки относят высокую себестоимость резки металла в диапазоне толщин 50-100 мм.

    Цена услуг плазменной резки зависит от объёма заказа. Окончательную стоимость плазменной обработки, а также основные параметры изделий и требования к плоскому прокату по максимальной и минимальной толщине, ширине и длине вы можете уточнить у наших менеджеров.

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector