Режимы плазменной резки: как правильно настроить

Режимы плазменной резки настраиваются в зависимости от толщины и свойств обрабатываемого металла. От правильной настройки зависит не только качество реза, но также расход газа, сохранность металлообрабатывающего оборудования.

Ошибки при выборе режима плазменной резки могут привести к образованию двойной дуги, разрушающей сопло. Рез может быть неравномерным, расширяясь к низу, или выполняться неточно. Есть определенные правила выбора режимов резки, которые помогут избежать типичных ошибок при выполнении данного вида работ.

Почему так важно настраивать режимы плазменной резки перед началом работ

Работа начинается с запуска розжига. В момент включения энергетический источник, а таковым может быть инвертор или трансформатор, пускает высокочастотный ток в плазмотрон. Под его воздействием внутри последнего образуется дежурная дуга с температурой от +6 000 до +8 000 °С. Возникает она между наконечником сопла и электродом, поскольку первоначально получить дугу между электродом и поверхностью изделия очень сложно. Дежурная же дуга полностью заполняет собой канал.

После появления дежурной дуги камера начинает заполняться сжатым воздухом. Он проходит по патрубку, попадая на электрическую дугу, нагревается и быстро расширяется, становясь в 50–100 раз больше, чем ранее. Кроме того, ионизируясь, воздух теряет диэлектрические, а приобретает токопроводящие свойства.

Сопло плазмотрона сужается вниз и тем самым формирует струю воздуха, которая на выходе имеет скорость 2-3 м/с и температуру от +25 000 до +30 000 °С. Получившийся горячий ионизированный воздух и представляет собой плазму, электропроводность которой и обрабатываемого материала примерно равны.

Дежурная дуга гаснет в момент появления режущей (рабочей), которая возникает от соприкосновения плазмы с поверхностью заготовки. Затем происходит локальный нагрев обрабатываемого материала режущей дугой в месте разреза, плавление металла и появление линии реза. Поверхность заготовки покрывается частицами жидкого материала, сдуваемого струей воздуха, поступающей из сопла.

Оптимальным, согласно документам по эксплуатации оборудования, называется расстояние от 1,5 до 10 мм. При следовании рекомендациям края реза должны получаться без дефектов. Последствиями уменьшения зазора будут выгорание сопла и электрода. Именно вследствие этого специалисты рекомендуют использовать модели аппаратов, снабженные специальным датчиком контроля, который помогает удерживать требуемые параметры.

Скорость работы напрямую влияет на качество выполнения работ. Идеальным считается вариант, когда угол между верхним и нижним краем реза на заготовке составляет ≤ 5°.

Как правильно выбрать режим плазменной резки металла

Наиболее эффективной плазменная резка становится при правильном выборе ее технологического режима.

Базовые показатели процесса – качество и скорость работы – для установленной толщины обрабатываемого материала должны определяться:

• расходом газа, образующего плазму;
• током дуги;
• характеристиками применяемого оборудования.

Важное значение имеет создание газовой струи. Влияние на нее оказывает модель плазмотрона, а также установленный режим резки. Ошибка недопустима, поскольку приводит к появлению так называемой «двойной дуги», одна из которых идет по направлению «электрод – сопло», а вторая по направлению «сопло – поверхность заготовки». Ее появление приводит к разрушению и сопла, и электрода, кроме того, изменяется форма заготовки.

Скорость, с которой происходит резка плазмой, оказывает влияние на производительность, качество создаваемого среза, угол краев реза, количество образующегося грата. Если скорость ниже оптимальной, то разрез расширяется книзу, а поверхность становится неровной, к тому же у нижнего края появляется грат. Визуально данный режим резки выглядит как вертикально выходящий за нижний край заготовки факел горящего газа.

Видно, что по мере продвижения материал плавится еще до соприкосновения с дугой. Стабильность работы нарушается и становится возможным появление «двойной дуги». Если же скорость выше оптимально установленной, происходит сужение реза книзу. При этом факел, выходящий вниз, прижат к нижней поверхности заготовки. Кроме того, повышается вероятность того, что прорезывание остановится и появится сдвоенная дуга.

Если же скорость соответствует оптимальной, то ширина нижнего и верхнего края реза практически одинакова и разница минимальна. А выходящий факел имеет угол отклонения от вертикали ≤ 15–20°.

Снижение скорости обработки при сохранении тока и расхода сжатого воздуха способствует возрастанию напряженности дуги.

Для создания реза высокого качества необходимо строгое соблюдение режима обработки.

На что влияет ток при настройке режима плазменной резки

Ток рабочей дуги следует делать минимально необходимым для требуемой производительности работ. Таким образом минимизируется расход используемых сопел, электродов, энергии.

Опытным путем выяснено, что часто возникают ситуации, когда на выбранный оператором ток влияет установленная в организации система оплаты труда. То есть в случае, когда оплата происходит исходя из расхода электродов, сопел и пр., работник стремится к оптимальному использованию режима обработки.

В случае же, когда оплата не привязана к расходу, а зависит от выработки (количества произведенных изделий), работник, увеличивая производительность, тратит больше электродов, сопел, энергии, а также времени, которое расходуется на замену в плазмотроне запасных частей.

Помимо этого, стоит помнить о снижении стойкости электрода при величине тока > 350 А. Частая смена сопел и электродов ведет к уменьшению производительности, а также повышению изнашиваемости держателя в плазмотроне. Поэтому специалисты не советуют увеличивать ток, даже если заготовка имеет большую толщину.

Что еще нужно учесть при настройке режима плазменной резки

Необходимо помнить, что канал сопла имеет высоту, которая определяет, насколько упадет напряжение в плазмотроне. Если холостой ход энергетического источника происходит при низком напряжении, то высокий канал сопла будет способствовать ограничению толщины разрезаемого материала.

В процессе горения дежурной дуги необходимо контролировать расход сжатого воздуха таким образом, чтобы происходило стабильное зажигание пламени и его выдув из сопла. Причина в двух особенностях: большой расход воздуха приводит к уменьшению стабильности зажигания дуги, а малый расход – к невыдуванию факела из сопла.

В ходе горения режущей дуги оптимальный расход сжатого воздуха должен способствовать ее стабилизации внутри сопла, а также быстрому и качественному удалению жидкого материала из разреза. Нельзя забывать, что увеличенный расход газа ведет к уменьшению времени службы катодов в плазмотроне примерно в два, а иногда и в три раза.

При обработке материалов, чья толщина находится в пределах от 8 до 10 см, необходимо обращать повышенное внимание на равномерность прорезания заготовки по всей ее толщине. В качестве превентивной меры рекомендуется делать по краю канавку от 5 до 10 мм глубиной. Получить ее можно двумя способами: снизив скорость обработки, а также вертикально перемещая плазмотрон, расположенный под определенным от торца углом. При дальнейшей работе дуга будет стабилизироваться краями разреза. По завершении работы с канавкой следует начать резку, а затем можно увеличить скорость.

При работе с заготовками толщиной более 10 см необходимо снизить обжатие дуги. Это будет способствовать недопущению обрыва дуги, а также даст возможность пятну анода двигаться по всей глубине реза. Для этого производят следующие действия: в сопле плазматрона на 1-2 мм делают меньше длину канала; в отверстии сопла увеличивают диаметр на 1-2 мм; расходование газа для образования плазмы уменьшают на 20–30 %.

При резке заготовок с толщиной более 1-1,5 см работник должен обращать особое внимание на пробивание дырок для вырезания замкнутого контура. Избежать попадания частиц расплавленного материала на плазмотрон можно с помощью увеличения расстояния между обрабатываемым материалом и соплом в момент перехода дуги на материал. Оборудование, предназначенное для тепловой обработки, предусматривает так называемый «подскок». Как только образуется сквозное отверстие, плазмотрон необходимо опустить.

Аппаратура с механизмом, двигающим плазматрон, может пробивать заготовки толщиной менее 6–8 см. После того как произойдет возбуждение дуги, плазмотрон поднимается на расстояние 1,5–2,5 см от заготовки, а затем, медленно опускаясь, передвигается по линии разреза. Это дает возможность частицам расплавленного материала стекать по появляющейся канавке и не попадать на плазмотрон.

Типичные ошибки оператора при выборе режима плазменной резки

Расходные материалы для резки плазмой выбираются в зависимости от обрабатываемого материала (нержавеющая сталь, обычная сталь, латунь и пр.), толщины заготовки, тока дуги, который выставляется на оборудовании, газов (как защитного, так и образующего плазму) и пр.

У работника (оператора) оборудования имеется специальное руководство, где обозначены расходные материалы, предлагаемые к использованию при различных режимах обработки.

Режимы плазменной резки и настройки отражены в инструкциях по применению, которые необходимо обязательно соблюдать.

Электроды и сопла следует использовать только соответствующие выбранному режиму обработки, в противном случае значительно ухудшается качество резки и увеличивается количество используемых расходников. Важно проводить резку плазмой с использованием того тока дуги, для которого созданы применяемые расходники.

Примером может стать плазменная обработка металла на 100 А резаком, рассчитанным на 40 А. Этого делать не стоит! Наилучшие результаты достигаются, когда значение тока на оборудовании составляет 95 % от номинального, для которого создавалось сопло.

В случае использования режима обработки с излишне низким током дуги рез зашлаковывается, а на обороте заготовки образуется избыток грата. Таким образом, получаемый рез будет иметь низкое качество. При слишком высоком токе, выставленном на аппарате плазменной обработки, время службы сопла уменьшается, причем значительно.

Ежедневной проверки требуют давление газа, образующего плазму, и его расход, а также жидкости, предназначенной для охлаждения. При недостаточном расходе части аппарата плохо охлаждаются, что сокращает время их эксплуатации. Охлаждающая жидкость может поступать в недостаточном количестве по причине износа насоса и фильтров, забитых отходами. Недостаток охлаждения является частой причиной поломок оборудования.

Для качественности реза и поддержки дуги необходимо следить за ровным давлением газа, образующего плазму. При чрезмерном давлении газа затруднен розжиг дуги. Это происходит даже при соблюдении остальных требований к настройке оборудования, процессу обработке и параметрам работы.

Излишне высокое давление газа, образующего плазму, приводит к порче электродов. Очистка газа от примесей перед его применением обязательна. Причина – ускоренный расход материалов и выход из строя самого плазмотрона. Оборудование для подачи воздуха (компрессор) в аппарат часто загрязняется влагой, различными маслами, а также частицами грязи, пыли.