Плазменная резка металла

Как работает плазменная резка? Преимущества и недостатки

Принцип плазменной резки

Плазменная резка — это один из видов термической резки, при котором используется ионизированный газ (плазма) для обработки металла. Этот метод особенно эффективен при резке толстых металлических листов. Плазменная струя создается путем подачи сжатого газа (чаще всего воздуха, азота или кислорода) в плазмотрон. При прохождении через электрическую дугу газ ионизируется и становится электропроводящим, что позволяет ему нагреваться до высокой температуры (до 30 000 °C). Плазма плавит металл на месте реза, а поток газа выдувает расплав, образуя ровный и точный срез. Плазменная резка считается одной из самых быстрых технологий резки металла, особенно для толстых материалов.

Схема работы плазменного резака

Оптоволоконная лазерная резка: преимущества и отличие

Сходной технологией является оптоволоконная лазерная резка, в которой используется мощный лазерный луч. Лазеры обеспечивают высокую точность и минимальное термическое воздействие на материал, что идеально для деликатных задач. Лазерная резка требует меньше затрат на обслуживание, так как отсутствует необходимость в использовании химических растворов. В целом, лазерный метод находит применение там, где важны высокая точность и ровные края, тогда как плазменная резка предпочтительна для работы с толстыми и крупногабаритными заготовками.

Что такое плазма?

Плазма — это четвертое состояние вещества, наряду с твердым, жидким и газообразным. В природе плазма образуется, когда газ подвергается нагреву и ионизации. Примеры природной плазмы — это молнии и полярное сияние. На Земле плазму можно найти в неоновых вывесках, люминесцентных лампах, плазменных телевизорах и, конечно, в плазменных резаках.

Плазма отличается от газа тем, что в ней атомы и молекулы лишены некоторых электронов, и в результате часть заряженных частиц свободно движется. Под воздействием электрического и магнитного полей плазма может вести себя как жидкость, принимая различные формы и изгибаясь.

Как работает плазменный резак?

Плазменный резак состоит из источника питания, плазмотрона и сопла. Газ, подаваемый в резак, проходит через электрическую дугу, которая ионизирует его, превращая в плазму. Под высоким давлением эта плазменная струя направляется через сопло на металл. Благодаря высокой температуре (обычно около 15 000-30 000 °C) плазма расплавляет металл, а поток газа выдувает образующийся расплав, оставляя ровный и чистый срез.

Запуск и виды газа

Существуют различные способы запуска плазменной дуги:

• Высокочастотный контакт: метод, при котором дуга образуется, когда горелка соприкасается с металлом. При этом создается высокочастотная искра, и газ ионизируется, превращаясь в плазму. Однако высокочастотный метод не подходит для плазменных резаков с ЧПУ, так как он может влиять на электронику и вызывать помехи.
• Пилотная дуга: в этом методе искра формируется внутри горелки, создавая вспомогательную дугу. При контакте вспомогательной дуги с металлом формируется основная режущая дуга, которая плавит и режет металл.
• Подпружиненная головка: прижим резака к металлу замыкает цепь и создает короткое замыкание, что запускает процесс ионизации. Затем вспомогательная дуга размыкается, и начинается основная резка.

Выбор газа и его влияние на резку

Качество реза и скорость обработки зависят от используемого газа. Разные газы влияют на температуру плазмы и на свойства кромки реза:

• Воздух: доступный и экономичный газ для резки стали и алюминия. Однако воздух может насыщать поверхность реза азотом, что при дальнейшем сваривании может вызвать образование пор.
• Кислород: используется для резки углеродистой и низколегированной стали. Кислород снижает вязкость расплава, что делает его более текучим и позволяет достичь более высоких скоростей и чистых кромок.
• Аргон: инертный газ, не вступающий в реакцию с металлом. Часто применяется в смеси с водородом, так как сам по себе аргон имеет относительно низкую теплопроводность и не обеспечивает высокую скорость резки.
• Водород: имеет высокую теплопроводность и подходит для создания интенсивной струи в сочетании с аргоном. Эта смесь подходит для толстых материалов и обеспечивает быстрый отвод тепла.
• Азот: обладает свойствами, промежуточными между аргоном и водородом, и подходит для тонколистовых материалов. Азот обеспечивает быструю резку без образования оксидов, но часто создает бороздки на поверхности.

Преимущества и недостатки плазменной резки

Преимущества:

• Универсальность: подходит для всех токопроводящих материалов, тогда как газовая резка подходит только для черных металлов.
• Высокое качество реза для толщин до 50 мм и возможность работы с заготовками до 150 мм.
• Возможность резки под водой, что уменьшает термическое воздействие на материал и снижает уровень шума.
• Более узкий срез и высокая скорость по сравнению с газовой резкой.
• Удобство для ручной и автоматизированной резки, что делает этот метод оптимальным для крупных производств.

Недостатки:

• Большая зона термического влияния (ЗТВ) по сравнению с лазерной резкой.
• Низкое качество реза на тонких листах и пластинах по сравнению с лазером.
• Ограниченная точность, допускающая отклонения по сравнению с лазерной резкой.
• Максимальная толщина реза ниже, чем у гидроабразивной резки.
• Образование ЗТВ, что требует осторожности при дальнейшей сварке.
• Более широкий пропил и образование оксидных слоев, которые не возникают при гидроабразивной резке.
• Сложный процесс, требующий высокой квалификации оператора для качественной резки.
• При работе в воздух выбрасывается значительное количество вредных газов, что требует вентиляции и защитного оборудования для оператора.Плазменная резка позволяет эффективно обрабатывать металлы различной толщины и обеспечивает высокую производительность, но требует тщательного подхода к выбору газовой среды и условий резки для достижения оптимальных результатов.

Цена на плазменную резку листового металла