Обработка токопроводящих металлов требует высокого темпа и чистоты реза. Плазменная резка заменяет механическую станочную обработку и газокислородную раскройку на строительных площадках, в машиностроении, производстве металлоконструкций, судостроении и ремонтных мастерских.
Что такое плазменная резка металла
Суть процесса заключается в локальном расплавлении металла потоком ионизированного газа, нагретого до температуры от 15 000 до 30 000 °C, и его выдувании из зоны реза. В качестве исходного тела выступает сжатый газ (воздух, кислород, азот или аргон), который подается в плазмотрон под давлением.
Внутри источника между электродом (катодом) и соплом либо обрабатываемой деталью образуется электрическая дуга. Проходя сквозь дугу, газ ионизируется, превращаясь в высокоскоростную плазменную струю. Узкое отверстие сопла формирует сфокусированный поток, который движется со скоростью до 1500 м/с. При контакте с поверхностью плазма мгновенно плавит материал по заданной траектории, а кинетическая энергия струи сразу удаляет жидкий расплав, оставляя ровную кромку.
Аппараты для плазменной резки металла
Оборудование делится на две группы: инверторы и трансформаторы. Первые отличаются компактностью, сниженным энергопотреблением и подходят для раскроя листов толщиной до 30-40 мм. Трансформаторные установки крупнее, тяжелее, но обладают высокой надежностью при непрерывной эксплуатации в условиях тяжелой промышленности, когда требуется обработка заготовок толщиной более 50 мм.
Рабочим узлом системы выступает плазмотрон (горелка), в котором размещены расходные элементы — катод (электрод) и сопло. Сопло определяет диаметр и жесткость струи, а катод создает дугу. Для охлаждения горелки используют воздух (в бытовых и портативных моделях) или жидкостные системы с циркуляцией хладагента (в мощных промышленных станках). Различают также аппараты для ручного раскроя с пистолетной горелкой и автоматизированные системы ЧПУ, гарантирующие точность позиционирования до долей миллиметра.
Основные методы плазменной резки
Выбор способа зависит от сложности задачи, толщины и прочности заготовки, требований к скорости исполнения и доступного оборудования. Но главный критерий — токопроводимость обрабатываемого материала.
Плазменно-дуговая резка
Это основной способ обработки токопроводящих сталей, чугуна, алюминия, титана и меди. В процессе участвует электрическая дуга, образующаяся между вольфрамовым электродом горелки и заготовкой. Проходящий газ ионизируется и превращается в поток плазмы с температурой до 30000 градусов.
Плазма не сжигает металл, а локально расплавляет его по линии реза и выдувает из образовавшегося зазора за счет высокой скорости газовой струи. Для защиты электрода от окисления и формирования ровного среза подаются разные типы газов:
- плазмообразующий (режущий) — создает дугу и выдувает расплав;
- пусковой — поджигает первичный ионизирующий поток;
- вихревой — обжимает и охлаждает струю плазмы, сужая ее для получения перпендикулярной и гладкой кромки.
В качестве рабочих сред используют сжатый воздух, кислород, азот или смеси аргона с водородом. Воздушная резка — самая экономичная, а кислородные и азотно-водородные смеси применяют для высокоточного раскроя легированных сталей. По сравнению с газокислородной обработкой этот метод более экологичен, так как продукты сгорания практически не попадают в воздух.
Раскрой плазменной струей
Такой вариант используют для работы с неметаллическими заготовками (пластик, стекло, керамика) или с тонким листовым металлом. Главное отличие — деталь не подключается к электрической цепи, а дуга горит строго внутри горелки между электродом и соплом.
Вылетающий из резака поток плазмы разрушает материал только за счет собственной высокой температуры и кинетической энергии газа. Таким образом риска прожога или деформации тонких листов нет, а КПД при низких эксплуатационных расходах остается высоким.
Преимущества технологии плазменной резки
- Эффективность. Скорость раскроя заготовок малых и средних толщин в разы выше, чем при автогенной резке, а отсутствие необходимости предварительно прогревать деталь сокращает период обработки.
- Универсальность. Один аппарат справляется с черными, цветными металлами, нержавеющей сталью и высокопрочными сплавами без смены инструмента.
- Качество и чистота реза. Минимальная ширина канавки, ровные кромки без наплывов и шлака снижают объемы последующей механической зачистки или полностью исключают ее.
- Минимальная деформация. Локальный нагрев предотвращает коробление тонколистовых заготовок, сохраняя геометрию деталей.
- Безопасность. Отсутствие горючих газов (ацетилена, пропана) в баллонах делает процесс менее взрывоопасным.
Услуги плазменной резки лучше заказывать у компаний, располагающих современным оборудованием и имеющих опыт многолетний обработки металла. Это особенно важно при сложном контуре заготовок, большой толщине материала и высоких требованиях к качеству кромки.
