Принцип работы плазменной резки: почему плазма вытесняет традиционную сварку

Принцип работы плазменной резки

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что такое плазма и как с ее помощью режут металл
  • Как работает аппарат для плазменной резки металла
  • Какие преимущества у плазменной резки
  • Каков принцип работы оборудования для плазменной реpки металлов

Современные технологии не стоят на месте. За последнее время было разработано много новых методов работы с металлом, позволяющих добиться великолепных результатов. Одним из уникальных способов его обработки является резка с помощью плазмы. Принцип работы плазменной резки опирается на особенности воздействия плазменной дуги. Об особенностях работы с плазмой и специфике оборудования для этого процесса мы расскажем в нашей статье.

Принцип работы плазменной резки

Для того чтобы произвести резку высоколегированной стали, очень часто используют резак на основе плазмы. По сравнению с газовыми резаками зона прогрева минимальна, рез производится очень быстро и металл не деформируется от перегрева. Если сравнивать работу с плазмой и механическую резку металла станком или болгаркой, то плазма выгодно отличается тем, что можно сделать разрез по любому рисунку, создавая уникальные формы с минимальными отходами материала.

Мировое сообщество обозначает плазменную резку аббревиатурой РАС. Плазма – это высокотемпературный ионизированный газ, способный пропускать электрический ток. Чтобы электрическая дуга трансформировалась в плазменную, понадобится специальное устройство – плазмотрон. В нем происходит сжатие электрической дуги с добавлением газа, в результате чего образуется плазма. Мы еще поговорим подробнее о плазмообразующих газах.

Принцип работы плазменной резки опирается на две различные технологии:

  • Плазменно-дуговая методика подразумевает формирование дуги между изделием и сварочным электродом неплавящегося типа. Таким образом происходит совмещение плазменной высокоскоростной струи и столба плазменной дуги. Этот столб, его факел и приэлектродные пятна выдают большое количество энергии, обеспечивающее резку. Данный принцип работы плазменной резки признан самым эффективным, поэтому современные компании отдают предпочтение именно ему.
  • Плазменная струя используется для резки неметаллов. Принцип работы в данном случае исключает из электрической схемы само изделие, а дуга образуется между наконечником плазмотрона и сварочным стержнем. Именно плазмотрон выдает нужный объем плазмы столба, что позволяет произвести обработку неметаллического предмета.

Что собой представляет плазмотрон? Это устройство для резки плазмой, конструкция которого позволяет создавать сжатую электрическую дугу. С другой стороны дуговая камера оборудована сварочным стержнем.

В соответствии с принципом работы плазмотрона предварительно создается электрическая дуга между наконечником устройства и электродом. Она выходит из сопла плазмотрона и соединяется с факелом, в результате чего образуется рабочий поток. Без создания предварительной дуги невозможно было бы добиться такого результата, поскольку очень сложно сформировать дугу между электродом и обрабатываемым материалом.

Дальнейший принцип работы воздушно-плазменной резки можно описать так: формирующий канал заполняется рабочим потоком, в камеру плазмотрона поступает газ для образования плазмы, он нагревается, ионизируется и увеличивается в объеме. В результате температура дуги повышается до +30 000 °С, а газ из сопла истекает со скоростью 3 км/сек.

Плазморез состоит из следующих элементов:

  • источник питания;
  • воздушный компрессор;
  • плазменный резак или плазмотрон;
  • кабель-шланговый пакет.

Аппарат, осуществляющий резку плазмой, работает на основе источника питания, подающего определенную силу тока на плазмотрон. Существует две разновидности: инвертор и трансформатор.

Легкие инверторы очень экономны по потреблению электроэнергии. Стоят они недорого и предназначены для разрезания заготовок небольшой толщины. Чаще всего их приобретают частные мастерские и небольшие производства. С помощью инверторов можно производить работы в труднодоступных местах. КПД инверторных плазморезов на 30 % выше трансформаторных аналогов, кроме того, сама дуга у них горит лучше.

Трансформаторы имеют больший вес и большую энергозатратность. Зато они менее чувствительны к перепадам напряжения и способны резать заготовки большой толщины.

Плазморез состоит из нескольких частей, основным элементом его является плазменный резак. Помимо этого, у плазмореза имеются:

  • сопло;
  • охладитель/изолятор;
  • канал, необходимый для подачи сжатого воздуха;
  • электрод.

Подача воздуха осуществляется с помощью компрессора. Принцип работы плазменной резки подразумевает использование специальных газов, способствующих образованию плазмы и дающих определенную степень защиты. Устройства для резки заготовок толщиной 50 мм, использующие силу тока до 200 А, работают на сжатом воздухе, с помощью которого происходит процесс охлаждения и создание плазмы.

Источник питания, компрессор и плазмотрон соединяются между собой кабель-шланговым пакетом. Электрическая дуга формируется за счет поступления тока от трансформатора по кабелю, а плазма в плазматроне формируется за счет подачи туда сжатого воздуха по шлангу.

Как работает плазменная резка, вы можете понять, посмотрев видео:

Плазмообразующие газы и их влияние на возможности резки

Самой главной составляющей процесса резки является плазмообразующая среда. Именно ее особенности предоставляют специалисту широкий спектр возможностей:

  • регулирование показателя поверхностного напряжения, химического состава и вязкости обрабатываемого материала;
  • значительные возможности изменения объема тепловой энергии;
  • регулирование теплового потока в зоне обработки металла и плотности тока в нем путем изменения отношения сечения сопла к току;
  • предотвращение подплывов на нижних краях заготовок;
  • контроль глубины слоя, насыщенного газом, и химических и физических процессов в месте воздействия;
  • создание наилучших условий для удаления из полости реза расплавленного металла.

Помимо этого, принцип работы аппарата плазменной резки металла и его технические параметры определяются составом среды. Влияние может оказываться на следующие параметры:

  • материал катода, способ его крепления в плазмотроне, объем подачи на него охлаждающей жидкости;
  • схему управления агрегатом (она зависит от расхода газа и его состава);
  • конструкцию охлаждающего механизма для сопел устройства;
  • динамические и статические (внешние) характеристики источника питания, его мощность.

Важно не только знать принцип работы плазменной резки, но и грамотно составлять комбинацию газов, формирующих плазмообразующую среду. Помимо этого, учитывают себестоимость операции резки и цену используемых материалов.

Для каждого материала есть свои особенности обработки. Так, коррозионностойкие сплавы, медь и алюминий обычно обрабатывают в азотной среде. И ни в коем случае нельзя эти материалы обрабатывать в кислородной смеси, тогда как низколегированная углеродистая сталь под воздействием кислорода режется лучше.

Преимущества плазменной резки металла

Принцип работы плазменной резки на основе высокотемпературной дуги обладает большей эффективностью по сравнению с другими способами обработки металла.

Кислородная резка является прямым конкурентом плазмы. У нее также отмечается высокая эффективность. Резка кислородом позволяет обрабатывать толстые листы низкоуглеродистой стали. Тем не менее, работа с плазмой является более универсальным методом, с большими скоростями получения результата и высоким качеством резки.

5 преимуществ плазменной резки перед кислородной 

1. Более высокое качество резки.

Аппарат для плазменной резки и его принцип работы позволяют разрезать материал так, чтобы окалина была минимальной. Степень нагрева и изгиба материала также наименьшая. В месте реза образуется высокая концентрация энергии, поэтому сам разрез не превышает 2,5 мм на деталь шириной 20 мм.

Отсутствие деформации материала при работе с плазмой способствует тому, что этот способ позволяет даже на тонких листах металла получить высококачественную кромку. Соответственно, можно делать более экономичный раскрой и нет необходимости механически обрабатывать материал перед сварочными работами.

2. Больше деталей за единицу времени.

Работа с плазмой позволяет развивать более высокую скорость по сравнению с другими системами резки. Например, для обработки материала с помощью кислородной системы необходимо сначала нагреть кислородный станок и только потом осуществлять требуемую операцию. Это приводит к достаточно большим временным затратам, особенно при вторичной обработке.

Дополнительным преимуществом станка плазменной резки и его принципа работы является не только высокая скорость обработки заготовок любой толщины и быстрый прожиг, но еще и более совершенная система отключения резака, не требующая временных затрат.

3. Снижение затрат на производство.

Резка плазмой является экономически выгодным способом обработки, поскольку количество получаемых заготовок на единицу времени гораздо выше, чем дает та же кислородная резка. Это объясняется еще тем, что не требуются операции по вторичной обработке деталей либо они незначительные.

Кроме этого, экономическую выгоду работы с плазмой обеспечивает значительный срок эксплуатации расходных материалов, высокая производительность оборудования и достойное качество получаемых изделий. Все это минимизирует удельные затраты производственного процесса, а развитие современных технологий способствует снижению таких затрат почти вдвое.

4. Повышенная гибкость.

Принцип работы плазменной резки металла позволяет обрабатывать любые проводники электрического тока. Сюда можно отнести алюминий, нержавейку, низкоуглеродистую сталь, медь и прочие виды металлов. Если говорить о сравнении с кислородной резкой, то при воздействии кислородом можно обрабатывать только низкоуглеродистую сталь, так как возникает химическая реакция железа и кислорода.

Принцип работы с плазмой позволяет подходить к обработке металлов достаточной гибко. Допускается ручная резка, резка на координатном столе, резка по направляющей и даже резка с помощью трубореза. Плазма позволяет размечать, строгать и разрезать ржавый, окрашенный и многослойный металл. Принцип ее воздействия даже позволяет сделать скос на металлической решетке, что практически невозможно выполнить с помощью кислородного способа.

5. Улучшенная безопасность.

Принцип работы системы на основе плазмы опирается исключительно на сжатый воздух, что значительно отличает ее от кислородной резки. В кислородной системе используется соединение топливного газа (пропана, ацетилена, пропилена, природного газа) с кислородом. Наиболее популярен ацетилен. Он дает пламя высокой температуры, что значительно уменьшает время прожига. Тем не менее этот газ легко воспламеняется и очень нестабилен под воздействием статического электричества, высокой температуры или повышенного давления. Это говорит об определенном уровне опасности работы на станке, который осуществляет кислородную резку.

Оборудование для плазменной резки металла

Современные промышленные предприятия широко используют оборудование для резки металла на основе плазмы. Технология работы с плазмой позволяет быстро и максимально точно обрабатывать практически любой материал, способный проводить электрический ток.

Помимо этого, существуют аппараты для плазменной резки, которые могут разрезать дерево, пластмассу и даже камень.

Аппараты с ручным управлением чаще всего используют на небольших предприятиях. Они очень компактны и внешне чем-то напоминают сварочные. Тем не менее функциональные возможности их значительно шире.

Специальные станки для резки металла плазмой позволяют автоматизировать производственный процесс и производить обработку любых сложных материалов независимо от толщины заготовки.

Принцип работы станков для резки металла плазмой обеспечивается электронными блоками управления. В результате вся работа максимально автоматизируется, большинство операций выполняются аппаратом без вмешательства оператора. Специалист нужен только для того, чтобы осуществить необходимые настройки в начале работы, а все остальное сделает машина.

Есть определенная классификация установок по способу использования:

  • стационарная портальная установка плазменной резки;
  • стационарная портально-консольная машина;
  • стационарный шарнирный УВПР;
  • мобильные станки плазменной резки, которые устанавливают на обрабатываемое изделие.

По характеру движения и возможностям управления различают установки:

  • линейные;
  • фотокопировальные;
  • магнитно-копировальные;
  • с СПУ.

Стоимость операции плазменной резки определяется в зависимости от толщины листа, объема работы и состава сплава. Принято рассчитывать цену за погонный метр резки.

9 советов по плазменной резке металла

  1. На нержавеющей стали или алюминии выполняйте разметку линии реза с помощью черного маркера. Размечать металл черного цвета желательно очень тонким мелком, чтобы линия была контрастна по сравнению с темной поверхностью.
  2. Проверьте расположение шланга от горелки. Он не должен попадать на место реза, так как это может привести к его повреждению. Эта ошибка часто возникает у начинающих сварщиков, которые очень волнуются и не успевают за всем проследить.
  3. В первую очередь сварщик обязан надеть защитные очки. Главное – собственная безопасность! При длительной работе можно воспользоваться специальной маской, чтобы защитить от ультрафиолета не только глаза, но и лицо.
  4. При работе на полу обязательно положите лист металла под заготовки и подложки, поскольку брызги могут нанести повреждение покрытию пола.
  5. Сначала убедитесь, что компрессор набрал необходимый уровень давления, а водяные модели разогрели жидкость до нужной температуры, и только после этого приступайте к работе.
  6. Плазмотрон держат строго перпендикулярно обрабатываемой поверхности. Допускается лишь небольшой угол отклонения относительно этого положения.
  7. Обычно начинают рез с края изделия. Если предполагается резка с середины, то предварительно сверлится небольшое отверстие в нужном месте. Это позволит избежать перегрева и впадины на изделии.
  8. Проводя дугой, соблюдайте дистанцию в 4 мм от поверхности.
  9. В конце резки необходимо соблюдать осторожность, чтобы деталь не упала и никто не пострадал.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

  • цветные металлы;
  • чугун;
  • нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

  • Сварочно-монтажные столы

    Сварочно-монтажные столы

    16мм System – множество применений Сборочно-сварочные столы System16 - функциональность и надежность Компания «ВТ-Металл» разрабатывает и собирает столы для сварки и сборки деталей. Кроме того, мы выпускаем всю необходимую оснастку к ним. Мы предлагаем оборудование, подходящее как для серийного производства, так и для небольшой мастерской, где создаются штучные изделия. При этом наши сварочно-монтажные столы используются и в строительстве, и в металлообработке, и в автомобилестроении – словом, там, где важна надежность результата, скорость и точность работ. Ведь разнообразие сварочной оснастки к столам позволяет создавать любые, даже самые сложные конструкции. А наш гибкий и нестандартный подход в сочетании с опытом в производстве такого оборудования позволяет предлагать лучшие решения на сегодняшний день. Цены на типовые размеры столов Размер столаНаименованиеСтоимость Сварочно-монтажный стол СМС - 500х1000 smsg-10051016 46 500 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 800х1200 smsg-12081016 82 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1000х1000 smsg-10101016 85 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1200х1200 smsg-12121016 119 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1500х1000 smsg-15101016 123 500 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 1500х1500 smsg-15151016 181 250 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 2000х1000 smsg-20101016 162 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 2400х1200 smsg-24121016 240 000 руб. Сварочно-монтажный стол СМС - 3000х1500 smsg-30151016 358 500 руб. Набор №1 "Начальный" 18 предметов  n1-0101816 36 936 руб. Набор №2 "Базовый" 49 предметов  n1-0104916 93 062 руб. Набор №3 "Стандартный" 84 предметов  n1-0108416 164 266 руб. Набор №4 "Профессиональный" 117 предметов  n1-0111716 262 266 руб. Если вы не нашли приемлемый для вас размер стола, мы изготовим его на заказ. Производим сварочно-монтажные столы от 1000х500 до 3900х1900. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ЗАКАЗ ВЫПОЛНИМ ЗА 14 ДНЕЙ Рассчитайте стоимость стола по индивидуальным параметрам Рассчитать стоимость   Характеристики стола System 16: СИСТЕМНОЕ ОТВЕРСТИЕ 16мм ТОЛЩИНА МАТЕРИАЛА от 10мм  до 12мм БОКОВАЯ СТЕНКА - высотой 100 мм - расстояние между отверстиями 50 мм - шаг матричной сетки 50 мм Высота опор  750 мм НАГРУЗКА на 4 опоры = 2.000 кг на 6 опор = 3.000 кг РЕБРА ЖЕСТКОСТИ Множественные ребра внутри стола служат для обеспечения большей стабильности и точности  Универсальность – одно из главных отличий сборочного стола для сварки от «ВТ-Металл». Объединяя различные элементы: плиты, опоры, детали оснастки для сварки – вы можете создать целый комплекс, решающий именно ваши задачи. С помощью 16мм системы возможно производство различных изделий. Причем, перенастройка оборудования для создания новых деталей, как и для внесения изменений в конструкцию уже существующего изделия, делается очень легко и быстро. Множество вариантов использования, благодаря оснастке различных типов, делает это оборудование незаменимым, позволяя организовать полноценное производство с минимумом вложений.
  • Навесные кронштейны

    Навесные кронштейны

    Навесные кронштейны Создание вентилируемых фасадов невозможно без монтажных кронштейнов. Главное назначение этих элементов – воспринимать действующую нагрузку и передавать ее к несущей конструкции строения. Правильно выбранный кронштейн для навесных фасадов обеспечивает надежность и безопасность всей системы. На общую прочность конструкции влияют следующие факторы:   вес облицовочных элементов; отклонение поверхности стены от вертикали; величина вылета; шаг размещения кронштейна в навесном фасаде. Еще одно назначение данных элементов – крепление на стене оборудования и иных тяжелых предметов. Такой кронштейн для навесных агрегатов должен выдерживать тяжесть устройства, обеспечивать удобство обслуживания, поэтому его следует заказывать только у проверенных изготовителей. Наша компания предлагает комплексный набор услуг по изготовлению металлических изделий простых и сложных конструкций. Благодаря новейшим станкам с программным обеспечением, использованию лазерной резки мы имеем возможность быстро изготовить необходимое количество навесных кронштейнов. Вы можете заказать у нас как стандартные конструкции, так и детали, изготовленные по чертежам, разработанным индивидуально. Мы гарантируем достойное качество работы соответственно Вашим требованиям. Чтобы сделать заказ, Вы можете обратиться к нам по телефону +7(495) 960-62-45 или написать по адресу info@vt-metall.ru
  • Фасадные кронштейны

    Фасадные кронштейны

    Фасадные кронштейны Кронштейны на фасаде предназначены для закрепления несущего профиля на внешней стене. Их размеры, материал и конструкция зависят от структуры поверхности и материала облицовки. Кронштейн выполняет основную несущую функцию. Поэтому от того, насколько правильно он выбран, в конечном итоге зависит надежность всей фасадной системы. Изготовление таких элементов является одним из ведущих направлений производственной деятельности компании Vt-metall. Изделия нашли применение в следующих сферах: в строительной индустрии, архитектуре. В качестве кронштейнов для фасадных систем используются изделия из алюминия и оцинкованной стали. Наша компания производит оба вида перечисленных деталей как стандартных размеров, так и по чертежам заказчика. Фасадный кронштейн из оцинкованной стали Фасадные кронштейны с оцинкованной поверхностью используются в стальных системах, где все они являются несущими, независимо от расположения. Таким образом, вес облицовки равномерно распределяется по всей площади. Коэффициент теплового расширения стали сравнительно невелик (9,9 Х 10-6 м/мК против 22,2 Х 10-6 м/мК у алюминия), поэтому все соединения надежно зафиксированы, не имеют термических швов. Наша компания изготавливает оцинкованные кронштейны из металлических листов, после чего на поверхность деталей гальваническим методом наносится антикоррозионный слой цинка. Благодаря такому защитному покрытию детали получают устойчивость к внешним атмосферным воздействиям и коррозии. Мы предлагаем нашим клиентам различные стальные кронштейны для фасадов. Наиболее прочными являются детали с двумя ребрами жесткости, выдерживающие значительные нагрузки на изгиб. Одной из наиболее востребованных конструкций является «Сканрок». Благодаря продуманному строению он при малой толщине (1−2,5 мм, стандарт – 1,2 мм), может использоваться при навешивании тяжелой облицовки (керамогранита, стальных кассет, фиброцемента) в одно- и двухконтурных фасадных системах. Жесткость крепления узлов обеспечивается заклепками и/или саморезами. Фасадный кронштейн из алюминия Такой кронштейн изготавливается из алюминиевых сплавов, обладающих необходимым запасом прочности. Он нашел основное применение в обустройстве вентфасадов с алюминиевой подсистемой. В зависимости от положения в конструкции элемент может быть ветровым или несущим, что влияет на его вид и расположение/форму отверстий для крепежа. Проконсультироваться с нами, чтобы заказать, выбрать или купить фасадные кронштейны, можно по телефону +7 (495) 960-92-45 или электронному адресу info@vt-metall.ru.

 

Получите консультацию нашего специалиста:

Задавайте свои вопросы или закажите предварительный расчет стоимости работ,
чтобы убедиться – у нас доступные цены и оперативное исполнение

Акция