Плазменная резка металлов: эффективная и не дорогая технология
Что представляет собой?
Технология плазменной резки металла представляет собой разрезание толстых заготовок, тонких листов, труб и деталей при помощи струи плазмы. Для выполнения работы по этой методике используется не механическая сила, а горячая температура.
Сама плазма является ионизированным веществом в газоподобном состоянии с токопроводящими свойствами. Это не жидкость, не газ и не твёрдая масса. Плазма считается четвёртым состоянием веществ, поскольку:
- Похожа на газ, но физически им не является, так как отсутствует постоянный контакт между атомами.
- Приобретает подобие жидкости, когда подвергается действию электромагнитного поля и начинает течь.
Плазму получают посредством интенсивного нагревания газа. Чтобы можно было разрезать металл, вещество достигает температуры до 22 000о C. Когда тепло соединяется с паром, образуется ионизированное вещество, обладающее свойством проводника электричества. Направленный поток такого газа расплавляет металл. Именно это и называют плазмой.
В плазменных резаках для образования вещества используют сжатый воздух, азот и другие газы. После контакта с электродом они становятся ионизированными, что помогает создать большое давление. Такой поток плазмы направляется в резак для выполнения манипуляций с металлом.
Поскольку вещество остаётся электропроводником, стол для работы с заготовками обязательно заземленный. Поток плазмы расплавляет металл из-за высокой температуры. А высокоскоростные газы выдувают остатки материала с места резки. Поэтому итоговый результат очень точный, без волнистых линий и других дефектов.
Принцип действия
Непосредственно резка выполняется при помощи электрической дуги. Она возникает во время короткого замыкания от действия электрода. К образованной дуге в сопло резака направляется газ под высоким давлением, который под её действием превращается в направленный поток плазмы с очень высокой скоростью и температурой. Такой луч настолько мощный, что способен точно разрезать даже толстые листы металла (до 100 мм).
Непосредственно для резки используются разные виды газов. Это зависит от типа материала заготовки:
- Для чёрных металлов используют активные газы (кислород, воздух).
- Для цветных металлов и сплавов применяют неактивные газы (водород, аргон, обычный пар воды и азот).
Для охлаждения заготовок после обработки используются форсунки, подающие воздух с низкой температурой. Такой вариант считается технически надёжным. Но для охлаждения также применяют прохладную жидкость или газ.
Виды технологии
Отличают два типа технологии резки металлических заготовок различных форм:
- Традиционная. Для получения потока плазмы применяют воздух. Мощность электрической дуги при этом составляет 12 000-20 000 ампер на каждый квадратный дюйм. Это средний показатель силы тока, но он может отличаться в заданных пределах. Размер дуги формируется в зависимости от габаритов сопла, то есть зависит от оборудования. Традиционная резка используется в установках с ручным и механическим управлением.
- Высокоточная. Отличаются тем, что имеют высокую плотность потока электротока. Технология используется для резки металла в случаях, когда требуется максимальная точность работы. Мощность дуги в таком оборудовании более чем в два раза больше: 40 000-50 000 ампер на каждый квадратный дюйм. Для создания плазмы используются другие виды газов: азот, аргон, кислород и воздух после специальной обработки.
Для резки по высокоточной технологии применяют станки с автоматической системой работы. Это сложные устройства с дорогой стоимостью. Но главный плюс оборудования в том, что работы идут быстро, а заготовки на выходе «чистые», без дефектов и недоработок. Можно обрабатывать металлические изделия любой толщины.
Резка труб и листов из метала отличаются, что влияет на технологический процесс в работе:
- Листы раскраивают и разделяют, независимо от толщины заготовок. Резка плазменным потоком одинаково действенна в обработке разных видов сплавов: чёрные, цветные металлы, нержавеющая сталь и другие. После работы на оборудовании изделия имеют ровные края, без зазубрин, неровностей, наплывов, грата и дефектов, которые бывают свойственны тонким листам. Поэтому перед резкой листов не нужно выполнять подготовительную механическую обработку.
- Трубы из металла режут только на специальных станках-труборезах. Поскольку заготовки имеют разные формы, изгибы, а также отличаются по диаметру, оборудование оснащается удобными поворотными столами. На них можно зафиксировать трубу в нужном и правильном положении. После подачи потока плазмы стол поворачивается, чтобы срез на заготовке был ровным, гладким, равномерным и точным. Благодаря специфике технологии и высоким температурам, резка применяется к трубам из тугоплавких сплавов, независимо от толщины.
Достоинства и недостатки
К плюсам плазменной резки относят:
- Недорогую стоимость для крупных партий (с толщиной до 60 мм). Точные настройки оборудования позволяют получать качественный результат, но дешевле, чем при кислородной резке.
- Универсальность, поскольку технология подходит для любых сплавов. Даже не требуется зачищать изделия от ржавчины и остатков краски.
- Высокая точность и «чистый», аккуратный результат, так как нагревается минимальная часть металла.
- Безопасность и чистота, так как не используются агрессивные вещества.
У технологии есть и минусы:
- Ограничение толщины (80-100 мм ─ это предел).
- Ограничения скорости работ, поскольку одно оборудование может использовать только один подключенный резак.
- Для работы с автоматическим и даже ручным оборудованием обязательно требуется специальное обучение и подготовка.