Металлообрабатывающая компания VT-METALL Гибкий подход – железное качество
Звоните, мы сейчас работаем:
26.09.2022
Плазменная резка
200
Время чтения: 8 минут

Плазменная резка меди и ее сплавов: нюансы процесса

Редакция сайта VT-Metall
Сохранить статью:

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Что такое плазменная резка
  • О технологии плазменной резки
  • Какие газы используются при плазменной резке
  • Нюансы плазменной резки меди и ее сплавов
  • Какие еще технологии применяются для резки меди
  • Преимущества плазменной резки меди

Плазменная резка меди возможна только при повышенной мощности дуги, поскольку, в отличие от других металлов, она и ее сплавы обладают высокой теплопроводностью. Данная технология является достаточно востребованной, особенно в сфере переработки вторичного сырья.

Помимо повышения мощности плазменной дуги, есть и другие нюансы при резке меди и ее сплавов. Например, в некоторых случаях применяется воздушно-плазменная резка. Об этих и других нюансах мы расскажем в нашей статье.

Что такое плазменная резка

005.jpg

Сначала следует понять, что такое плазменная обработка материалов.

В разных производственных сферах широко распространено использование плазморезов. С их помощью легко разрезать почти любой металл, который может проводить ток, начиная с нержавейки и алюминия и заканчивая титаном и углеродистой сталью. Такой метод применяют и небольшие мастерские, и крупные промышленные предприятия.

Плазма – это ионизированный высокотемпературный газ, который проводит электрический ток. С помощью такого специализированного приспособления, как плазматрон, происходит сжатие обычной дуги и вдувание в нее соответствующего газа. В итоге получается плазменная дуга.

Существует два варианта резки:

  • плазменно-дуговая;
  • с помощью плазменной струи.

При плазменно-дуговой резке дуга возникает между металлической заготовкой и неплавящимся электродом (прямое действие дуги). Столб дуги соединен с высокоскоростным потоком плазмы, Он формируется из поступающего газа благодаря его нагреванию, ионизации под действием дуги. Энергия приэлектродного пятна дуги, плазмы столба и вытекающего из него факела применяется для разрезания.

 

Плазменно-дуговая обработка подходит для материалов, которые проводят ток. Во время процесса горение дуги идет между электродом и металлом. Ее столб соединяется с плазменным потоком, который возникает в результате притока газа, его нагревания, ионизации. Газ продувается через сопло и давит на дугу со всех сторон. Она наделяется проникающими свойствами и способствует усиленному образованию плазмы. За счет высокой температуры газа скорость истечения становится очень большой, и активное влияние плазмы на обрабатываемую поверхность повышается. При этом газ выдувает металлические капли из области прожига.

При резке плазменной струей дуга возникает между соплом устройства и электродом. Материал, который подвергается обработке, в электрическую цепь не входит (вторичное действие дуги).

Данный способ вырезания изделий используется для неэлектропроводных материалов. Во время работы горение дуги идет между соплом плазменного устройства и электродом. Заготовка, из которой выкраивают элементы, в электрическую цепь не включается. В работе используется плазменная струя.

Первый метод обработки болванок – наиболее результативный и массово применяется в работе. Второй способ не так популярен и в основном подходит для обработки неметаллических поверхностей, так как они не проводят электрический ток.

004.jpg

Технология плазменной резки

О совокупности процессов плазменной обработки металлических заготовок можно сказать, что:

  1. Резка с помощью плазмы подходит для всех металлов, у которых толщина не превышает 220 мм.
  2. Результат будет виден после того, как воспламенится плазмообразующий газ вследствие появления искры между неплавящимся электродом и наконечником распылителя. После возгорания газа сразу происходит его ионизация, и он превращается в плазму. Скорость выхода очень высокая – до 1 500 м/с.
  3. Узкое выходное отверстие способствует тому, что поток плазмообразующего носителя ускоряется. Струя плазмы за счет своей высокой скорости на выходе выдает температуру приблизительно +20 000 °С. Направленный узкий поток прожигает металлическую заготовку, при этом область вокруг реза нагревается несущественно.

Плазменно-дуговая резка – это замыкание поверхности заготовки в проводящий контур. При другом способе обработки (посредством плазменной струи) металлических деталей в рабочей схеме плазменного агрегата процесс происходит при помощи косвенного формирования высокотемпературной составляющей. Материал болванки в проводящий контур не включается.

Применение плазменно-дуговой резки:

  • изготовление изделий с различной конфигурацией;
  • вырезание проемов, отверстий любых диаметров в деталях;
  • производство элементов для штамповки, механической обработки, сварки;
  • обрабатывание края промежуточных заготовок;
  • нарезание прутков, труб, профилей и пр.;
  • очищение литых болванок.

003.jpg

Какие газы используются при плазменной резке

Резка металлических заготовок с помощью плазмы – это процесс проплавления и очищения от расплава за счет теплоты, которую выделяет плазменная дуга. Плазмообразующая среда влияет на качество и скорость обработки материала, на размер газонасыщенного слоя и вид физико-химических процессов по краю среза.

Для изготовления деталей из меди, алюминия и их сплавов применяют газы, которые способствуют образованию плазмы:

  • кислород;
  • азот;
  • аргоно-водородная смесь;
  • азотно-кислородная смесь;
  • сжатый воздух.

Внимание! Некоторые марки металлов нельзя обрабатывать неподходящей плазмообразующей смесью. Например, для резки титановых заготовок недопустимо применять средство, в составе которого есть азот либо водород.

Газы, которые применяются в плазмотроне, можно формально разделить на плазмообразующие и защитные.

Для собственных потребностей (сила тока дуги до 200 А, толщина металла не более 50 мм) используют сжатый воздух. Он может быть плазмообразующим и защитным газом. В остальных случаях (в промышленности) применяют смеси, сложные по составу, содержащие водород, гелий, аргон, азот или кислород.

Плазмообразующие газы, получившие наибольшее распространение

Газ
Алюминий, медь и сплавы на их основе
Коррозионно-стойкая сталь
Углеродистая и низколегированная сталь
Сжатый воздух
Для заготовительной машинной резки
Для экономичной ручной и машинной резки
Для экономичной ручной и машинной резки
Кислород
Не рекомендуется
-
Для машинной резки повышенного качества
Aзотно-кислородная смесь
Не рекомендуется
Для машинной резки с повышенной скоростью
Для машинной резки с повышенной скоростью
Азот
Для экономичной ручной и машинной резки
Для ручной и полуавтоматической резки
-
Aргоно-водородная смесь
Для резки кромок повышенного качества
Не рекомендуется
Не рекомендуется

Воздушно-плазменная резка – это обработка материала, где воздух выступает в роли плазмообразующей субстанции.

Нюансы плазменной резки меди и ее сплавов

001.jpg

Для меди и ее сплавов характерна хорошая теплопроводность. В связи с этим мощность дуги должна быть выше, чем при резке материалов из стали. Для образования плазмы можно воспользоваться азотом, атмосферным воздухом либо аргонно-водородной смесью. При воздушно-плазменной резке меди на месте реза появляется хрупкий стекловидный грат, который легко можно удалить. Данный тип обработки предпочтительнее для медных заготовок средней и малой толщины. Для разрезания латунных болванок (сплава меди и цинка) подходят такие же рабочие газы, что и для меди. Однако на латунной поверхности скорость процесса выше на 20–25 % (по сравнению с медной).

Приблизительные режимы, используемые при воздушно-плазменной резке металлов:

Разрезаемый материал
Толщина (мм)
Диаметр сопла (мм)
Сила тока (А)
Напряжение (В)
Расход воздуха (л/мин)
Скорость резки (м/мин)
Средняя ширина реза (мм)
Алюминий
5–15
2
120–200
170–180
70
2–1
3
Алюминий
30–50
3
280–300
170–190
40–50
1,2–0,6
7
Алюминий
10
3
3
Алюминий
20
1,5
3,5
Алюминий
30
3
300
0,7
4
Медь
160–180
40–60
Медь
40
0,5
4,5
Медь
50
0,3
5,5
Медь
60
3,5
400
0,4
6,5
Медь
5–15
140–160
5,5–2,6
6
Сталь 12Х18Н10Т
10–30
3
250–300
160–180
40–60
2,2–1
4
Сталь 12Х18Н10Т
31–50
170–190
1–0,3
5

Толщина медной болванки, подходящей для резки плазмой, не должна превышать 5 мм. Скорость процесса при этом будет невысокой, так как мягкий металл имеет особое строение. Наибольшая рабочая зона – 8000х2500 мм.

Цена плазменной резки заготовок из меди рассчитывается за метр. Причем чем толще материал, тем дороже будет стоимость услуга. К примеру, за метр листа толщиной 1 мм – 13 руб., а толщиной 5 мм – 148 руб.

Какие еще технологии применяются для резки меди

Медь можно резать и при помощи лазера. Алгоритм работы лазерной установки состоит в следующем: направленный луч высокой плотности формирует большой энергетический импульс, который разрушает металл.

При резке материала его разрушение может быть двух видов:

  • испарение;
  • плавление.

Преимущества использования лазерного станка для обработки медных заготовок:

  • Монохроматичность – частота и длина волны неизменны, что дает возможность быстро и точно направить луч. В результате контуры изделия получаются идеальными.
  • Когерентность – волновые колебания, протекающие в луче, имеют одинаковую частоту, что позволяет многократно увеличить общую излучаемую мощь.
  • Отходы материала незначительны (благодаря тому, что луч довольно тонкий).
  • Заготовки не имеют деформации (за счет бесконтактной обработки).
  • Область теплового воздействия маленькая.
  • Рентабельность.

Преимущества плазменной резки меди

Плазменная резка меди и ее сплавов: нюансы процесса

К плюсам плазменной резки можно отнести:

  • скорость обработки металлических заготовок с небольшой толщиной намного выше;
  • можно применять для различных материалов, таких как медь, алюминий, сталь, чугун и пр.;
  • срез выполняется точно и за счет его высокого качества почти или совсем не требуется применения дальнейших механических процессов;
  • экономия средств – использовать дорогостоящие газы (кислород, ацетилен) необязательно;
  • можно получить изделия любой конфигурации;
  • процесс прожига занимает минимальное количество времени по сравнению с кислородной резкой;
  • безопасность на более высоком уровне, так как нет взрывоопасных газовых баллонов;
  • вред для окружающей среды – минимальный.

Минусы плазменной резки меди (по сравнению с газовым способом обработки материала):

  • Наибольшая толщина реза, как правило, 80–100 мм (кислородная резка позволяет обрабатывать чугун, определенные стали с величиной в поперечнике до 500 мм).
  • Оборудование выше по стоимости и сложности применения.
  • Особые требования к ТО.
  • 10–50° – это максимально допустимый угол смещения от перпендикулярности реза, зависит от толщины заготовки. Если не выполнять данное условие, то рез становится шире. В итоге – быстрый износ расходников.
  • За редким исключением нельзя использовать два ручных резака, которые подключены к общему агрегату.
  • Высокий уровень шума, который возникает в результате выхода газа из плазмотрона со скоростью, близкой к звуковой.
  • Ядовитые пары, содержащие азот (если применять этот газ). Для снижения концентрации выделений во время разрезания заготовку опускают в воду.

Плазменная резка меди является эффективным способом обработки медных заготовок, толщина которых не превышает 200 мм. Также данный метод подходит для всех материалов, которые способны проводить электрический ток: титана, стали, чугуна, латуни, сплавов. Алгоритм работы плазменного агрегата состоит в следующем – тонкая струя ионизированного газа плавит болванку и место среза сразу очищается от расплавленных частиц металла.

За прошедшие 15 лет спрос на плазморезы не снизился. Они так же востребованы, как и гидроабразивное и лазерное оборудование.

Читайте также
Получить бесплатный чертеж

Получить бесплатный чертеж

Скачать прайс

Скачать прайс

Пересчет проекта

Пересчет проекта

Позвонить бесплатно

Позвонить бесплатно

Скачать прайс

Скачать
прайс

Написать WhatsApp

Написать WhatsApp

Яндекс.Метрика