Плазморез – это источник плазмы и собственно сам резак (плазмотрон).

Что такое плазморезы

Плазморезы широко используются в промышленности для работ по точному раскрою листов металла, фигурной резки, вырезания деталей сложной формы или конфигурации, отрезания, обработки готового литья, обработки кромок готовых деталей или поковок. Порезка металла является одним из самих распространенных видов работ по механической обработке. Резка металла используется при изготовлении листовых заготовок под штамповку, сварку и другие виды механической обработки.

Для резки материалов в плазморезах используется струя плазмы с высокой скоростью истечения и температурой. В качестве рабочего газа для формирования плазмы используется обычный или очищенный сжатый воздух, кислород, азот, аргон или их смеси.

Система плазменной резки состоит из:

• Аппарата (инвертора).
• Воздушного компрессора или баллона с рабочим газом.
• Плазмотрона.
• Кабелей и шлангов подключения.

Аппарат служит для формирования параметров и плавной регулировки рабочего тока. При подключении сжатого воздуха обязательно используется фильтр-осушитель.

Плазмотроны бывают ручного или автоматического исполнения. Плазмотрон может называться резаком, горелкой.

В отличие от газовых резаков, в плазменной резке не используются горючие газы. Источником высокой температуры в рабочей зоне является электрический ток напряжением до 400 В. Для подключения плазмореза необходимо обычное трехфазное электропитание напряжением 380 В. Встречаются источники, работающие от сети в 220 В, обычно с током до 40 – 50 А.

Преимущества и недостатки

Плазменная резка имеет множество преимуществ перед другими способами резки. Технологии плазменной резки постоянно развиваются и усовершенствуются.

Основные преимущества плазменной резки:

1. Высокое качество резки в ручном режиме
По сравнению с другими технологиями резки, особенно газокислородной, плазменная резка обеспечивает высокую точность и чистоту реза. Часто после плазменной резки вам даже не потребуются дополнительные работы по зачистке поверхности.

2. Высокая скорость резки
Температура около 20000 °С и скорость истечения плазмы до 1500 м/с обеспечивают высокую скорость резки и сквозного прожига листа металла. За счет точной настройки длины пучка плазмы обеспечивается высокая линейная скорость резки и максимальная интенсивность работы. С уменьшением толщины листа линейная скорость резки еще больше увеличивается. Так, при толщине листа стали 25 мм с мощным аппаратом вы сможете обеспечить качественный рез на скорости до 1000 мм/мин.

3. Быстрый сквозной прожиг
Лист металла толщиной 15 мм плазморез прожигает меньше чем за 2 секунды. Обычному газопламенному резаку для этого нужно не менее 30 секунд. Такая скорость прожига обеспечивает высокую производительность работы при автоматической фигурной резке и раскрое листового металла сложной формы. Особенно при наличии большого количества замкнутых контуров реза, в каждом из которых необходимо заново прожигать металл.

4. Универсальность
Плазморез с пневмоподжигом позволяет, не теряя своей эффективности, работать с неочищенными или загрязненными поверхностями. Плазмотрон может резать все виды черных и цветных металлов без дополнительных настроек и изменений в оснастке оборудования. При резке тонкого листового металла можно за один проход прожигать сразу несколько листов. Это значительно увеличивает производительность и снижает расходы на резку.

5. Безопасность
Для работы плазмореза не нужен горючий газ. Достаточно баллона со сжатым воздухом и инвертора с подключением электрического тока. Не нужно обеспечивать дорогостоящие процессы заправки, хранения, перевозки, учета и поверки баллонов с опасным горючим газом. Также во время плазменной резки значительно снижен тепловой нагрев обрабатываемой детали. Это значительно повышает безопасность рабочего персонала и снижает расходы на производственный процесс.

6. Экономность
Плазморезы значительно снижают ваши расходы на резку, по сравнению с газовыми резаками. Не нужно соблюдать множество правил по технике безопасности и охране труда.

7. Простота
Простота настройки и проведения процесса резки позволяет даже сварщикам с небольшим опытом работы добиваться высоких показателей по качеству и производительности резки.

8. Отличное качество резки в автоматическом режиме
Плазменная резка гарантирует минимальное количество окалины и разбрызгивание металла, хорошую ровность и чистоту поверхности реза. Высокая скорость резки снижает до минимума нагрев рабочей детали. Это гарантирует отсутствие коробления и температурных деформаций детали при обработке, что особенно важно при работе с листами толщиной менее 5 мм.

Недостатки плазморезов:

• Плазморезы все еще малоэффективны при задачах, связанных с нагревом и гибкой металлов.
• Для хорошей работы плазмореза с использованием воздуха необходим мощный компрессор с фильтрами. Устойчивость пучка плазмы, точность и качество реза во многом зависит от стабильности подачи сжатого воздуха.
• Плазморезы практически не используются при резке металла толщиной более 100 мм.
• Плазморез максимально эффективен при угле наклона пучка плазмы к рабочей поверхности 90°, т.е. когда плазмотрон перпендикулярен поверхности детали. При других углах наклона расширяется зона реза и увеличивается износ оборудования.

Принцип работы

Принцип работы плазмотрона основан на том, что металл режется потоком плазмы с очень высокой температурой. В сопле плазмореза формируется струя плазмы, которая подводится через сопло к поверхности рабочей детали. За счет высокой скорости истекания плазмы из сопла, расплавленный металл удаляется из зоны реза. Чистый и ровный разрез образуется за счет высокой точности и фокусировки струи плазмы в сопле.

Этапы работы:

• Первичная подача сжатого воздуха необходимого давления.
• Инициация стартовой плазменной дуги. После формирования зоны достаточно высокого давления в системе, которого достаточно для размыкания катода и сопла, на электрод и внутреннюю поверхность сопла подается постоянное напряжение разной полярности и большой силы тока. Как правило, на электрод отрицательное, а на корпус положительное. Между ними возникает дуга, которая ионизирует воздух вокруг себя и превращает его в плазму.
• Формирование режущей плазменной дуги. Начало резки. После поджига стартовой (дежурной) дуги положительное напряжение с помощью кабеля массы подается на обрабатываемую деталь. Дуга переходит с внутренней поверхности сопла резака наружу на поверхность рабочей детали, с помощью сопла формируется рабочая струя плазмы и начинается процесс резки. Длина и диаметр струи плазмы зависят от выбранного сопла, настроек силы тока и давления воздуха.
• Завершение резки. После прекращения подачи рабочего тока, дуга гаснет. Воздух подается еще несколько секунд.

Виды плазморезов

Плазморезы подразделяются на несколько основных видов:

Типы плазморезов:

1. Для ручной резки. Используются для работ в небольших производствах, мастерских, станциях технического обслуживания, гаражах, личном хозяйстве и т.д. Даже инвертор небольшой мощности позволяет ручным резаком быстро и эффективно резать металл толщиной до 30 мм. Можно резать листовой металл, трубы, различные детали и конструктивные элементы.

2. Для автоматической резки. Используются в станках стационарного типа для автоматического раскроя листового металла или профильных труб. В работе обычно управляются с помощью ЧПУ. Комплектуются мощными инверторами зачастую с несколькими сменными плазмотронами и соплами.

По типу используемого газа:

1. Плазмотроны на сжатом воздухе. Наиболее распространенный вид плазморезов. К их достоинствам относятся простота, низкая стоимость оборудования и расходных материалов (электроды, сопла), простота в управлении, высокая эффективность и универсальность. Могут использовать обычный или очищенный сжатый воздух.

2. Плазмотроны на аргоне, кислороде, азоте или их смесях. Используются в работах более сложных систем больших производств на стационарных раскройных станках для резки меди, алюминия и их сплавов. Требуют более точной настройки.

По типу поджига дуги:

1. Контактные. В контактных плазмотронах соплом нужно дотронуться на поверхности рабочей детали для формирования дуги. Такой тип поджига у бытовых инверторов небольшой мощности.

2. Пневмоподжиг. Инверторы с пневмоподжигом формируют стартовую (дежурную) дугу внутри плазмотрона, без контакта сопла с поверхностью детали или высокачастотного разряда, который может нанести вред электронике станка с ЧПУ.

3. Высокочастотный (HF) поджиг. В данном случае дуга возбуждается при помощи входящего в состав источника тока устройства – осциллятора. Дуга образовывается, только когда имеется высокочастотный электрический разряд между поверхностями заготовки и соплом плазмотрона (при этом поверхности между собой не соприкасаются). Стартовая дуга инициируется по команде сварщика внутри поверхности плазмотрона между электродом и внутренней поверхностью сопла с помощью тока высокой частоты. Рабочая дуга автоматически поджигается от стартовой каждый раз при поднесении плазмотрона к поверхности детали и гаснет по команде сварщика или при увеличении этого расстояния.

По типу охлаждения:

1. С воздушным (газовым) охлаждением. Сопло плазмореза охлаждается поступающим воздухом или рабочим газом.

2. С жидкостным охлаждением. Жидкостное охлаждение плазмореза используется в высоконагруженных промышленных резаках с большими токами от 150 А.

Как выбрать плазморез под ваши задачи

Чтобы выбрать плазморез, который надежно и качественно решит ваши задачи по порезке металла, важно изначально определиться с несколькими основными параметрами.

1. Тип обрабатываемого металла. Для резки цветных металлов нужна в среднем в 1,5 раза большая сила тока, чем для резки чугуна и обычной углеродистой стали.

2. Максимальная предполагаемая толщина разрезаемого металла. Номинальная сила тока плазмотрона рассчитывается так:

• Для черных металлов и высоколегированных сталей – 4 А на 1 мм толщины металла.
• Для цветных металлов – 6 А на 1 мм толщины металла.

3. Средняя длительность использования. Как правило, в характеристиках плазморезов указывается сила тока и продолжительность включения. Если необходимо эксплуатировать плазмотрон при больших продолжительностях включения (80-100%), то Вам следует внимательно ознакомиться с его техническими характеристиками и, возможно, выбрать более мощную модель.

4. Учитывайте возможности электросетей места эксплуатации. Даже самые слабые по силе тока плазморезы потребляют около 4 кВт. Бытовые электросети могут быть не рассчитаны на такую нагрузку.

Дополнительные рекомендации по выбору плазмореза:

Учитывайте условия эксплуатации и комплектацию. Для стабильной работы плазмореза на сжатом воздухе необходим мощный компрессор с хорошими фильтрами, водо- и маслоотделителями.

Обязательно узнайте возможность приобретения и примерную стоимость расходных материалов и комплектующих. При интенсивной эксплуатации плазмотрона электроды и сопла придется менять достаточно часто.

Всегда берите более мощный плазморез из имеющихся типоразмеров. Лучше всего, если Ваш аппарат будет на 20-30% мощнее, чем Вам необходимо. Запас по мощности позволит Вам эксплуатировать плазморез на щадящих режимах, не выводя его на максимальную мощность резки. Это значительно повысит надежность и увеличит его ресурс.

Для удобства резки выбирайте длину шлангопакета примерно равную предполагаемому удалению точки резки от места расположения аппарата. Лучше не берите шлангопакет большой длины, если будете работать на близком расстоянии. Длинные шланги могут запутываться, кроме того, на длинных шлангах больше потери давления воздуха и силы тока.