ТЕХНОЛОГИЯ ПЛАЗМЕННОЙ РЕЗКИ

PAC, или плазменная резка — это обработка металла с помощью высокотемпературного ионизированного газа, проводящего ток. Для формирования плазменной дуги используется плазмотрон.

Существуют две основные технологии:

Плазменно-дуговая. Дуга горит между рассекаемым материалом и электродом неплавящегося типа. Высокоскоростная струя совмещена с плазменной дугой. Процесс резки возможен благодаря высокой энергии плазменного столба. Метод наиболее часто применяется на современных предприятиях и считается весьма эффективным.
С помощью плазменной струи. Как правило, способ используется для неметаллов. Как работает плазменная резка этого типа? В данном случае дуга горит меду сварочным стержнем и наконечником плазмотрона. Само изделие в электрическую схему не включено. Плазменный столб выходит из плазмотрона и позволяет обрабатывать неметаллические заготовки.

Принцип технологии плазменной резки

Технология плазменной резки металла подразумевает, как уже было сказано, использование плазмотрона. Это устройство, в корпусе которого находится дуговая камера цилиндрической формы. На выходе камеры — канал, задача которого — создание сжатой дуги. С тыльной стороны камеры — сварочный стержень.

Главный принцип заключается в соблюдении последовательности технологических операций. Сначала зажигается предварительная дуга между электродом и наконечником. Это нужно для появления дуги между электродом и рассекаемым материалом. Предварительная дуга выходит из сопла, соприкасается с факелом, тогда же и создается рабочий поток.

На следующем этапе формирующий канал заполняется столбом плазмы. Рабочий газ поступает в камеру инструмента, нагревается, ионизируется и увеличивается в объеме. На выходе дуга имеет температуру до 30 000 °C и скорость до 3 км/с.

Условия плазменной резки

Поскольку процесс представляет собой проплавление металла и удаление расплава теплотой плазменной дуги, то скорость и качество раскраивания материала напрямую зависят от плазмообразующей среды. Она же влияет на глубину слоя, насыщенного газом, и физико-химические процессы, происходящие на кромке рассеченного металла.

Технология плазменно-дуговой резки при обработке алюминия, меди и сплавов из них предполагает использование следующих плазмообразующих газов:

кислород;
сжатый воздух;
азот и азотно-кислородная смесь;
аргоно-водородная смесь.

В работе используются и другие газы. Условно они делятся на плазмообразующие и защитные. В быту (при силе тока до 200 А) применяются плазмотроны, рассчитанные на сжатый воздух. Здесь он выступает и как плазмообразующий, и как защитный. Гелий, водород, кислород, азот и другие газы подходят для промышленных целей.

Виды плазменной резки

По виду рабочей среды плазменную резку подразделяют на три основных типа.

Простой. Метод предполагает использование воздуха или азота с электрическим током.
С добавлением защитного газа. Применяется плазмообразующий газ совместно с защитным. Задача последнего — сохранить зону реза от воздействия окружающей среды. Результат — более высокое качество обработки металла.
С добавлением воды. Как работает плазменная резка в данном случае? Вода выполняет функцию защитного газа. Она же охлаждает составляющие плазмотрона, поглощает вредные вещества.

Таким образом, плазменная резка может быть не только высокопроизводительной, но и максимально пожаробезопасной: применяемые материалы не воспламеняются.

Виды металлов для плазменной резки

Обработка материала возможна только, если он теплопроводен, металлы подходят наилучшим образом. Технология позволяет рассекать листы солидной толщины. Плазменный факел способен справиться с цветными и черными сплавами, легированной и нержавеющей сталью.

Принцип плазменной резки металла таков, что почти любая деталь из практически любого материала может быть распилена на части или получить отверстия нужного размера и конфигурации. В основном в работу берутся сталь, чугун, бронза, медь, латунь, титан, алюминий и сплавы из них.

Важна толщина металла. Также большое значение имеет теплопроводность. Чем она выше, тем меньше может быть толщина рассекаемого листа. Если начать работу с толстой заготовкой высокой теплопроводности, то не успеет материал прожечься насквозь, как начнет плавиться.

Влияние легирующих элементов на разрезаемость стали при плазменной резке

Легированные стали при резке несколько меняют свою структуру, принцип действия плазменной дуги, однако, сводит эти трансформации к минимуму. Под влиянием дуги металл испытывает существенное тепловое воздействие только в месте рассекания, остальные части обрабатываемой детали не успевают нагреваться. Таким образом, изменения могут возникнуть только на кромках реза.

Стали с содержанием никеля 6–10 % и хрома 12–14 имеют устойчивую структуру. Другие легирующие элементы могут образовывать феррит, а углерод при температуре 500–800 °C — карбиды.

Из-за интенсивного теплового воздействия дуги кромки реза оплавляются. Нагрев неравномерен и может вызывать разные местные напряжения. При несоблюдении технологии на материале возникают трещины.

При рассекании нержавейки термическое влияние бывает более обширным. Возможно образование карбидов хрома, что снижает стойкость металла к коррозии.

Плазменная резка предполагает также химические реакции, связанные с использованием газов (воздуха или кислорода).

Технология плазменной резки металла: особенности

Плазменная резка позволяет рассекать листы, трубы, отливы и прочие изделия из металлов.

Резка листов

Плазморезы легко справляются с нержавеющей сталью. Они незаменимы при работе с тонкими листами. Целесообразно использовать метод для обработки заготовок толщиной 50–60 мм. Для более толстых изделий лучше задействовать кислородную резку.

Плазма ценится благодаря чистоте получаемых кромок. Отсутствие наплывов исключает обработку после плазменной резки, что повышает скорость выполнения работы и качество результата.

Резка поковок и отливов

Плазменная резка нержавеющих и других изделий очень востребована, поскольку технология позволяет производить фигурную и художественную обработку металлов, также метод применим для поковок, отливок и других заготовок.

Резка труб

Принцип работы плазменной резки подходит и для рассекания труб. Для этой цели сконструированы специальные плазменные труборезы с центраторами. Машины высокой мощности способны четко обрабатывать поверхность металла. Также оборудование производит ряд дополнительных операций: зачистку шва, разделывание кромки, снятие фаски. Рассекать с помощью плазменных труборезов можно изделия широкого ряда диаметров, выполненные из разных сплавов.

Оборудование для плазменной резки

Как сделать плазменную резку? Для этого существует разное оборудование. Оно классифицируется по нескольким параметрам.

Аналоговые и инверторные устройства. Первые мощнее, зато вторые могут использоваться как мобильные.
Ручные и автоматические.
Станки с ЧПУ: портальные и консольные. У портальных есть раскроечный стол, что упрощает работу, но делает ее стационарной. У консольных машин предусмотрены специальные направляющие.
По управлению движением резака: числовые, фотоэлектронные, электромагнитные, комбинированные. Числовые — наиболее эффективные, они могут максимально четко выполнять даже самую сложную работу, в том числе фигурную резку.

Расходные материалы для такого оборудования: патрубки и электроды.

Преимущества плазменной резки

Начинающие предприниматели, желающие заниматься металлообработкой, нередко выбирают плазменную резку как бизнес. Все дело в востребованности услуг, которая основывается на преимуществах метода. Плюсов много, перечислим основные.

Правильный подбор мощности позволяет увеличивать производительность работы в 10 раз по сравнению с кислородной горелкой. Плазморезы способны конкурировать по этому параметру с лазерными установками, выигрывая в себестоимости. Выгоднее всего раскраивать листовой металл толщиной 50–60 мм.
Плазменная резка — универсальная технология, которая позволяет рассекать сталь и чугун, медь и алюминий, титан и другие металлы и сплавы. Подготовка поверхности малозначительна: резку можно делать даже по краске и ржавчине.
Качество и точность реза превосходные. Ширина реза — минимальна, края без грата, наплывов и перекаливания.
Безопасность. Не нужно использовать взрывоопасные баллоны с газом.
Минимальный вред экологии.