Как работает плазменный резак и как сделать правильный выбор?
На улице 2014 год,
газовые резаки уже окончательно уходят с моды и приходят на смену аппараты которые называются плазменный резак, плазморез, аппарат воздушно-плазменной резки, плазменная резка CUT-40, 60, 70, 100, 160.В народе плазменная резка металла — это вид плазменной обработки материалов из металла, при котором в главной роли разрезающего инструмента вместо газового резака используется плазменная струя.
Между электродом (катодом) и соплом аппарата, или между электродом и подопытным металлом поджигается электрическая дуга. В сопло идет подача газа под давлением от 4 до 8 атмосфер, который превращается с помощью электрической дуги в плазму с температурой от 5000 до 30000 градусов и скоростью от 500 до 1500 м/с. Толщина разреза металла может доходить до 200 мм. Изначально поджог дуги осуществляется высоковольтным импульсом или коротким замыканием между форсункой и разрезаемым металлом. Плазмотроны охлаждаются потоком газа (воздушное охлаждение) или жидким охлаждением (водяное охлаждение
Союзники при получении плазменной дуги газы можно разделить на активные (кислород, воздух) и неактивные (азот, аргон, водород, водяной пар). Активные газы в основном применяются для резки чёрных металлов, неактивные — цветных металлов и сплавов.
Чем плазменный резак лучше старых технологий:
- обрабатываются любые металлы — черные, цветные, тугоплавкие сплавы и т. д.
- скорость реза небольших и средних толщин в несколько раз выше скорости газопламенной резки.
- небольшой и точный нагрев разрезаемой площади, исключающий ее тепловую деформацию.
- высокая чистота и качество поверхности разреза.
- безопасность процесса резки очень радует (нет необходимости в баллонах с сжатым кислородом, горючим газом и т. д.)
- возможна сложная фигурная резка металла.
Что такое плазменный резак и как он работает?
Плазма является одним из четырех состояний вещества, наряду с жидкостью, газом и твердым телом. Технически это ионизированный тип газа, заполненный положительными ионами. Это позволяет плазме стать электропроводящей. Газ, который несет электричество, — называется плазмой.
Плазменная резка включает использование этого газа для резания металла. Из сопла плазматрона выходит поток плазмы, который можно использовать для резки различных веществ.
Что такое плазма?
Как уже упоминалось, плазмой является состояние вещества, состоящего из ионизированного газа. Из-за структуры газа и того факта, что плазма ведет себя как нормальный газ, она представляется большинству внешних источников как еще один вид газа. Вот почему ученым потребовалось столько времени, чтобы обнаружить, что плазма проводит электричество с такой силой, что может гореть и резать.
Вызов плазмы, это на самом деле довольно известный научный принцип. Все, что вам нужно сделать, это активировать газ, достаточный для того, чтобы электроны на внешнем слое отделились. Конечно, сделать это будет немного сложнее, чем просто объяснить это. Тепловая энергия — это нормальный выбор, но технологии создания плазмы просто не было.
Принципиальная функция плазменного резака
Как и любой другой резак, плазматрон направляет плотный поток плазмы, плавящий материал, который вы режете. Существуют различные плазматронов, способные резать различные виды металлов с толщиной от 12 до 50 мм, тут http://www.induktor.ru/catalog/svarochnye_gorelki/plazmotron/ вы можете купить плазменный резак для ваших технических словий. Наиболее часто для питания используется постоянный ток. Он производит пламя, намного более стабильное. Поскольку пламя более стабильно с меньшим количеством тепла, на устройстве не так много износа.
Сопло внутри горелки поддерживает постоянный поток газа. Это по существу катод. Анод, другая часть, которая помогает зажечь факел, может быть внутренней или внешней. Когда электрическая дуга начинает протекать между двумя электродами, это нагревает газ, вытекающий из сопла. Поскольку газ движется с такой высокой скоростью, он гарантирует, что вы не получите плазму в сопле. Если вы это сделаете, вы должны немедленно прекратить использовать его.
Вы можете легко найти ряд преимуществ для плазменной резки:
Скорость резания — благодаря использованию плазмы, а не огня, роботизированные плазменные резаки могут прорезать материал примерно на 5 раз быстрее, чем традиционные факелы. Некоторые плазматроны режут металл со скоростью 500 дюймов в минуту.
Широкое разнообразие использования. Поскольку плазменные резаки обеспечивают такую быструю и точную резку, вы можете использовать их в большем количестве ситуаций, чем использовать традиционный огненный резак. Тот факт, что они используют азот, позволяет им прорезать самые жесткие металлы.
Простота использования. Вам не нужно какое-либо специальное обучение, чтобы использовать плазматрон. Они используются так же, как традиционные резаками, с несколькими отличиями из-за сокращения топлива.
Безопасность. В то время как слишком много накоплений газа в вашем резаке всегда может вызвать проблемы, азот не известен как легковоспламеняющийся. Это означает, что существует не так много опасностей для безопасности, как это было бы с другими резаками.
Экономичный. Несмотря на свои спецификации в области научной фантастики, плазменный резак на самом деле дешевле, чем водоструйные или лазерные фрезы.
Не нагревает окружающий материал. Одна из самых больших проблем с резаками — это то, как они нагревают материал вокруг разреза. Плазменные горелки не расходуют тепло так же, как традиционный резак. Поэтому вам не придется беспокоиться о повреждении материалы.
Газы для резки
4.1 Определение плазменных газов
Плазменный газ
Это название относится ко всем газам и газовым смесям, которые могут быть использованы для создания плазмы, а также для самого процесса резки. К плазменной дуге имеют отношение два основных этапа: этап зажигания и этап резки. Таким образом, плазменный газ делится на газ зажигания и газ резки, которые могут отличаться как по типу, так и по объёмному расходу.
Газ зажигания
Этот газ используется для зажигания плазменной дуги. От него зависит облегчение процесса зажигания и/или продление срока службы электрода.
Газ резки
Этот газ требуется для резки изделия плазменной дугой. От него зависит достижение оптимального качества реза при работе с различными материалами.
Вторичный газ – газ, образующий завихрения – вспомогательный газ
Этот газ охватывает плазменную струю, тем самым, охлаждая и обжимая её. Таким образом, он повышает качество кромок реза и защищает сопло при прожигании изделия и выполнении резки под водой.
4.2 Влияние плазменных газов на качество процесса плазменной резки
От того, какой плазменный газ используется, в наибольшей степени зависит качество и экономическая эффективность процесса плазменной резки. Разные материалы и разные толщины материалов требуют различных сред для создания плазмы. Эти среды могут быть газами, газовыми смесями и водой. В следующем разделе определяются критерии выбора, основное внимание уделяется газам.
Чтобы исключить необходимость дальнейшей обработки после плазменной резки, для данного материала следует подбирать подходящий плазменный газ. При выборе газа должны рассматриваться физические и механические свойства газов. Для достижения высокой скорости резки и хорошего качества кромки реза, плазменная струя должна содержать большое количество энергии, а также обладать хорошей теплопроводностью, чтобы передавать тепло металлу, а также иметь высокую кинетическую энергию.
Химические свойства: восстановительная активность, нейтральность, окислительная активность, очень сильно влияют на форму кромок реза и, таким образом, на все последующие издержки, связанные с завершающими операциями. Поскольку плазменный газ взаимодействует с расплавленным металлом, он также может в значительной мере влиять на качество кромок реза.
Влиянию подвержены следующие показатели качества:
• неровность реза
• шероховатость поверхности
• закругление верхней кромки
• образование грата
• свариваемость (поры)
При выборе плазменного газа всегда следует принимать во внимание следующие физические свойства:
• энергия ионизации одноатомного газа
• энергия диссоциации многоатомного газа
• теплопроводность
• атомная масса и молекулярная масса
• удельный вес
• химическая активность
В табл. 3 представлено сопоставление основных физических свойств газов, которые обычно используются для плазменной резки.
Таблица 3: Сопоставление основных физических свойств газов, использующихся для плазменной резки
Свойство | N2 (N) | H2(H) | O2(O) | Ar | Воздух |
Энергия ионизации [эВ] | 15,5 (14,5) | 15,6 (13,5) | 12,5 (13,6) | 15,8 | 34 |
Энергия диссоциации [эВ] | 9,8 | 4,4 | 5,1 | – |
|
Атомная масса [атомная единица массы] | 14 | 1 | 16 | 40 | 14,4 |
Теплопроводность при 0°С [Вт/м·К] | 24,5 | 168 | 24,7 | 16,6 | 24,5 |
4.3 Выбор плазменного газа, исходя из материала и используемого метода
Обычно инертные и активные газы, а также их смеси подходят для использования в качестве плазменных газов. Соответствие газов для плазменной резки в отношении их обозначения, точности смешивания и чистоты устанавливается стандартом DIN EN 439.
В качестве плазменных газов можно использовать аргон, водород, азот, кислород, смеси этих газов и воздух. Что касается их преимуществ или недостатков, ни один из описанных ниже плазменных газов не является оптимальной плазменной средой. По этой причине в большинстве случаев используется смесь этих газов. Перед тем как использовать определённую смесь газов, следует проконсультироваться у производителя, подходит ли такая смесь для данной системы. Если смеси не подходят, то это может привести к уменьшению срока службы расходных деталей или к повреждению или поломке резака.
Аргон
Аргон является единственным инертным газом, который может производиться для коммерческих целей с использованием метода воздушной сепарации при объёмном проценте 0,9325. Будучи инертным газом, он химически нейтрален. Благодаря своей большой атомной массе (39,95), аргон способствует вытеснению расплавленного материала из зоны реза посредством высокой плотности импульсов создаваемой плазменной струи.
При низкой энергии ионизации, которая составляет 15,76 эВ, аргон достаточно легко можно ионизировать. По этой причине чистый аргон часто применяется для зажигания плазменной дуги. После того как плазменная дуга прямого действия зажигается, подаётся тот газ, который является собственно плазменным, и, таким образом, начинается процесс резки. Из-за своей относительно низкой теплопроводности и энтальпии, аргон не является совершенно идеальным газом для плазменной резки, так как он позволяет достичь только лишь относительно небольшой скорости резки, в результате чего получаются скругления, поверхности имеют чешуйчатый вид.
Водород
По сравнению с аргоном, водород имеет очень маленькую атомную массу (1) и характеризуется относительно большой теплопроводностью. Водород имеет чрезвычайно высокую максимальную теплопроводность в температурном диапазоне диссоциации, что обусловливается процессами диссоциации и рекомбинации. Диссоциация водорода начинается при температуре 2 000 К и прекращается полностью при 6 000 К. Полная ионизация водорода имеет место при температурах около 25 000 К. Первоначально при рекомбинации и ионизации двухатомного водорода из дуги высвобождается большое количество энергии. Это приводит к обжатию вытекающей дуги. Когда дуга достигает поверхности материала, происходит рекомбинация заряженных частиц, которые отдают энергию в виде тепла рекомбинации, повышая температуру расплавленного материала. Вязкие оксиды хрома и алюминия при добавлении водорода восстанавливаются, что делает расплав более текучим. Из приведенного описания физических свойств следует, что водород, сам по себе, настолько же не подходит в качестве плазменной среды, насколько и аргон. Однако, если положительные свойства водорода, касающиеся тепловых показателей (большое содержание энергии и энтальпия) совместить с большой атомной массой аргона, то получаемая в результате газовая смесь даёт возможность быстро передавать кинетическую энергию (атомная масса), а также достаточное количество тепловой энергии разрезаемому материалу.
Смеси аргона и водорода
Смеси аргона и водорода часто применяются для резки высоколегированных сталей и алюминия. Добавив всего несколько процентов водорода к аргону, можно добиться значительного улучшения в отношении скорости резания и качества кромки реза. Кроме того, восстанавливающий эффект водорода обеспечивает гладкость и отсутствие окисленного металла на поверхностях реза. Такие смеси часто применяют для резки листов, имеющих толщину до 150 мм.
Часть водорода доходит до 35% по объёму и зависит от толщины материала. Дальнейшее повышение процентного содержания водорода не даёт значительного увеличения скорости резки. Содержание водорода, превышающее 40% по объёму, может стать причиной неровностей на поверхностях реза и увеличения образования грата на нижней кромке изделия.
Азот
В отношении физических свойств азот занимает приблизительно промежуточное положение между аргоном и водородом. Имея атомную массу 14, азот значительно превосходит водород, однако ощутимо уступает аргону. Теплопроводность и энтальпия у азота выше, чем у аргона, однако меньше, чем у водорода. Азот и водород ведут себя сходным образом в смысле возможности обжатия дуги, а также в отношении тепла рекомбинации, создающего текучий расплав. Таким образом, азот может использоваться сам по себе как плазменный газ. Азот, используемый в качестве плазменного газа, обеспечивает быструю резку изделий с тонкими стенками без образования оксидов. Недостатком является относительно большое количество бороздок. Практически невозможно добиться реза с полностью параллельными сторонами. Угол получаемого скоса в большой степени зависит от установленного настройкой объёма газа и скорости резки. Насыщение поверхности реза азотом отрицательно сказывается на свариваемости. Повышенное содержание азота при поверхностях реза является причиной пористости свариваемого металла.
Смеси азота и водорода
Смеси азота и водорода часто используются для резки высоколегированных сталей и алюминия. Они позволяют выполнять резы с параллельными кромками при значительно более высоких скоростях резки, чем в случае аргона. Окисление на поверхностях реза также меньше, чем когда применяется чистый азот. Такие смеси, имеющие название «формирующие газы», содержат до 20% водорода.
Смеси аргона с водородом и азотом
Смеси аргона с водородом и азотом используются для резки высоколегированных сталей и алюминия. Они обеспечивают хорошее качество кромок реза и в меньшей степени формируют грат по сравнению со смесями аргона и водорода. Большинство смесей, которые обычно используются, состоят на 50 – 60% из аргона, и на 40 – 50% из азота и водорода. Процентное содержание азота обычно составляет 30%. Количество водорода зависит от толщины изделия: чем толще материал, тем больше следует использовать водорода. Добавляя азот в смесь аргона и водорода при резке высоколегированных и конструкционных сталей, можно получить кромки без грата, а также добиться большой скорости резки.
Кислород
Кислород применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных и низколегированных сталей. Когда кислород смешивается с расплавом, понижается его вязкость, благодаря чему расплав приобретает большую текучесть. Это обычно даёт возможность получить кромки реза без грата и верхние края без скруглений. Появляется возможность достичь более высоких скоростей резки, чем в случае с азотом и воздухом. В отличие от азота или воздуха, при использовании кислорода поверхности реза не насыщаются азотом, а значит, риск возникновения пор при последующей сварке сводится к минимуму.
Благодаря высокой скорости резки ширина зоны, подверженной воздействию тепла очень мала, поэтому механические свойства разрезаемого металла не ухудшаются. Высокая скорость резки объясняется протеканием химической реакции кислорода с материалом изделия.
Углекислый газ
Углекислый газ обычно не используется в качестве плазменного газа для плазменной резки. В редких случаях его используют как вторичный или охлаждающий газ.
Воздух
Основными составляющими воздуха являются азот (объёмное содержание 78,18%) и кислород (объёмное содержание 20,8%). Сочетание этих двух газов представляет собой очень богатую энергией смесь. Воздух применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных, низколегированных, высоколегированных сталей и алюминия. Обычно воздух используется для ручной резки, а также для резки тонкого листа. Если резка нелегированной стали выполняется с применением в качестве плазменного газа воздуха, то кромки реза получаются прямыми и достаточно гладкими.
Однако, как газ для резки, воздух повышает содержание азота на поверхностях реза. Если такие кромки реза далее не подвергаются механической обработке, в сварном шве могут создаться поры. При резке алюминия кромки реза могут изменить свой цвет. Вода (пар)
При определённой температуре вода распадается на водород и кислород. Если добавляется большее количество энергии, вода подвергается диссоциации и ионизации. В случае плазменной резки с впрыскиванием воды и плазменной резки с водяным экраном, часть воды используется для передачи тепла, тогда как другая часть помогает выполнять обжатие плазменной дуги и охлаждать сопло.
| Рисунок 17: Влияние температуры на теплопроводность газа |
Таблица 4: Рекомендуемые сочетания газов и их влияние на качество кромки реза
Материал/толщина | Плазменный | Вторичный | Примечание |
Конструкционная сталь от 0,5 до 8 мм | Кислород | Кислород или кислород/ азот или азот | – Допуск неровности сходен с обеспечиваемым лазером – Гладкие кромки без грата |
Конструкционная сталь от 4 до 50 мм | Кислород | Кислород/азот или воздух или азот | – Допуск неровности до 25 мм сходен с обеспечиваемым лазером – Гладкие поверхности реза – До 20 мм без грата |
Высоколегированная сталь от 1 до 6 мм | Азот | Азот или азот/водород | – Узкий допуск неровности – Гладкие кромки без грата (1,4301) |
Высоколегированная сталь от 5 до 45 мм | Аргон | Азот или азот/водород | – Узкий допуск неровности – Гладкие поверхности реза – До 20 мм без грата (1,4301) |
Алюминий от 1 до 6 мм | Воздух | Азот или азот/водород | – Почти вертикальные резы – Резы без грата (AlMg3) – Шероховатость, зернистость |
Алюминий от 5 до 40 мм | Аргон | Азот или азот/водород | – Почти вертикальные резы – До 20 мм без грата – Шероховатость, зернистость |
4.4 Подача газа для машин плазменной резки
Машины плазменной резки работают с одним из нескольких отличающихся друг от друга газов. Требуемое давление в линии нагнетания и расход зависят от типа используемого оборудования. Должны неукоснительно соблюдаться условия, определённые производителем. Газ может подаваться в разных формах, например, он может быть в баллоне, в группе баллонов, либо содержаться в баках в сжиженном состоянии.
Форма, в которой подаются нужные газы, газообразное или жидкое состояние, в первую очередь зависит от того, какое количество газов необходимо. Из тех же соображений подбирается размер и тип сосуда для хранения газа. Не следует упускать из виду и экономические факторы, касающиеся конструкции системы подачи газа для плазменной резки. Количество требующейся плазмы и вторичных газов зависит от различных факторов. Оно зависит от диаметра плазменного сопла, давления газа и тока резки, и может быть в пределах от 20 до 100 л/мин. При таких условиях, в зависимости от рассматриваемой работы (работ), для подачи достаточного количества газа может оказаться достаточно и одного газового баллона, а могут потребоваться и стационарные баки. Если потребление газа составляет 200 – 300 м3/неделя, газ подаётся в газообразной форме, если же потребное количество больше этой величины, то используется сжиженный газ.
Если расход газа в системе плазменной резки опускается ниже величины, определённой производителем, резак может получить серьёзные повреждения. Для исключения этого первостепенную важность имеет настройка давления на величину, определённую производителем. Необходимо иметь возможность устанавливать давление, по меньшей мере, на 12 бар.
В табл. 5 приведены минимальные требования по чистоте для газов, применяющихся для плазменной резки нелегированных, низколегированных и высоколегированных сталей и алюминия. Несоответствие этим величинам может отрицательно повлиять на качество и экономическую эффективность из-за снижения скорости резки. Примечание: В случаях, когда воздух подаётся от компрессора, а не от баллонов с техническим воздухом, наиболее важным является соблюдение требований, указанных в табл. 5, которые касаются максимального размера частиц, содержания остаточного масла и точки росы, так как повышение содержания масла и влаги может сократить срок службы расходных деталей, а также повысить вероятность поломки резака.
Таблица 5: Требования к чистоте газов, использующихся для плазменной резки
| Вид газа | Требования к газам |
| Кислород | 99,5% (2,5) |
| Аргон | 99,996% (4,6) |
| Водород | 99,95% (3,5) |
| Азот | 99,999% (5,0) для плазменного газа или |
| Воздух | Сухой, без грязи, масла и воды. |
Настройка аппарата плазменной резки. Статья
Плазма, которую производит комплекс для воздушно-плазменной резки, это ионизированный и нагретый воздух, который перешел в четвертое агрегатное состояние и стал проводником электрического тока. Температура плазмы составляет почти 30000 градусов. Столб плазмы расплавляет металл и выдувает его из зоны резки. Плазморезы широко применяются во всех отраслях машиностроения, при монтажных или демонтажных работах, во время ремонта разнообразного оборудования и в частном хозяйстве.
В отличие от ручного инструмента, плазморез значительно быстрее позволяет выполнить резку и, кроме того, кромки детали в большинстве случаев не требуют дополнительной обработки. Линия реза может быть любой конфигурации, что делает плазморез универсальным инструментом.
Для понимания схемы правильной настройки комплекса для воздушно-плазменной резки (плазмореза) сначала определимся с основными компонентами:
Источник питания – вырабатывает ток резки с штыковой вольт-амперной характеристикой. Может быть трансформаторным или инверторным, с контактным или бесконтактным поджигом дуги, промышленным (подключается к трехфазной сети питания 380В) или бытовым (подключается к однофазной сети питания 220В).
Плазмотрон – резак в котором формируется плазменная дуга и которым непосредственно оперирует специалист при выполнении работы. Основные компоненты плазмотрона – это сопло, благодаря которому можно управлять формой плазменного потока, и электрод;
Компрессор – необходим для подачи сжатого воздуха в систему.
Программу настройки плазмореза при ручной резке рассмотрим на примере оборудования JASIC CUT-100 (L204) с использованием ручного плазмотрона P-80. JASIC CUT-100 (L204) относится к промышленному инверторному оборудованию, подключается к трехфазной сети питания и имеет бесконтактное зажигание дуги.
Смонтируйте оборудование таким образом, чтобы на расстоянии не менее 0,5 м от задней и передней панели не было предметов, затрудняющих циркуляцию воздуха и доступ к органам управления.
Отрегулируйте на источнике питания ток резки, пользуясь эмпирической зависимостью: 3-4 Ампера на миллиметр толщины детали из черного металла, и 7-8 Ампер на миллиметр толщины детали из коррозионностойкой стали (нержавейки). Итак, тока резки величиной 80 Ампер будет достаточно для качественной резки углеродистой стали толщиной 20 мм.
Проверьте правильность выбора диаметра (в миллиметрах) выходного отверстия сопла на плазмотроне в зависимости от тока резки:
1.1 мм – до 40 Ампер;
1.3 мм – от 30 до 60 Ампер;
1.5 мм – от 50 до 80 Ампер;
1.7 мм – от 70 до 100 Ампер;
Отрегулируйте рабочее давление воздуха – включите подачу воздуха путем нажатия кнопки на плазмотроне на плазмотроне, во время вытока воздуха через сопло, установите значение 0,5 МПа на манометра, расположенном на источнике питания плазмореза. Качество подготовленного воздуха и его давление напрямую влияют на качество резки и долговечность работы расходных части плазмотрона, поскольку воздух обеспечивает не только непосредственно горение дуги и выдувание расплавленного металла, а также выполняет функцию охлаждения плазмотрона. Воздух перед подачей в тракт плазмореза, нужно очистить от пыли, масла, а также осушить. Чтобы достичь оптимального результата, воздух должен соответствовать требованиям ISO 8573-1: 2010 Class 1.2.2.
Выберите нужный режим работы оборудования два (2Т) или четыре (4Т) такта. В режиме 2Т при нажатии кнопки на плазмотроне пилотная/режущая дуга зажигается, а при ее отпускании – гаснет. В режиме 4Т оборудование продолжает работать после отпускания кнопки на плазмотроне. Если повторно нажать кнопку на плазмотроне в режиме 4Т, оборудование переходит в состояние затухания дуги.
Настройка плазмореза с ЧПУ отличается только необходимостью выбора режима работы 2Т, все остальные настройки такие же, как и при ручной резке. При использовании машины с ЧПУ кнопка управления на плазмотроне не используется, управление работой источника питания происходит с пульта машины ЧПУ.
Кроме силы тока, давления воздуха и диаметра выходного отверстия сопла, качество кромок деталей также зависит от скорости перемещения плазмотрона. Резку необходимо проводить со скоростью, которая не позволит потоку искр попадать на сопло и изолирующую втулку плазмотрона. Слишком медленная скорость влечет возникновение грата с обратной стороны детали, широкой зоны резки и перегрева детали, а высокая скорость не позволит прорезать металл насквозь. Скорость резки всегда подбирается эмпирически для каждого случая отдельно.
Как работает плазменный резак | InformPhoto.ru
Плазменные резаки работают, подавая электрическую дугу через газ, который проходит через ограниченное отверстие, которое является наконечником горелки. Газом может быть магазин воздуха, азота, аргона, кислорода. и т. д. На небольших машинах воздух является наиболее распространенным и недорогим выбором. Это повышает температуру газа доуровень, что он входит в 4-е состояние материи. Большинство из нас знакомы с первыми тремя: твердым, жидким и газообразным. Ученые называют это дополнительным состоянием плазмы. Поскольку разрезаемый металл является частью цепи, электрическая проводимость в плазме заставляет дугу переходить к работе.
До плазменной резки
В предыдущих методах сварки для защиты сварного шва от окисления требовался слой инертного газа вокруг плазменной дуги. Инженеры последних дней, работающие над этой концепцией сварки, осознали возможность повышения температуры за счет ускорения потока газа и ограничения отверстия, через которое он проходил.Благодаря этому инновационному мышлению инженеры успешно разработали устройство, которое будет генерировать огромный уровень тепла, который можно использовать для резки металла. Это огромное количество энергии, генерируемой с помощью этого станка, позволило металлистам с невероятной легкостью и скоростью прорезать самый сложный металл, а главное — ровный и точный разрез. Плазменная резка, безусловно, увлекательная и прогрессивная концепция.
Есть разные способы завести дугу. В некоторых устройствах дуга формируется путем приведения горелки в контакт с поверхностью обрабатываемой детали, а в других используется вспомогательная дуга, которая первоначально создает дугу внутри головок горелки. Когда вы приблизитесь к поверхности, дуга перейдет к заготовке. Некоторые резцы используют высоковольтную, высокочастотную цепь для начала дуги. Для высокочастотных горелок область в начале резки должна быть очищена от ржавчины. Всего несколько секунд для очистки. Основным преимуществом этого является то, что в факеле меньше технологий, которые могут пойти не так.
Покупка плазменного резака
Необходимо подумать о толщине металла, который вы обычно режете. В продаже есть различные плазменные резаки, в которых указана максимальная толщина, которую они могут резать, это просто не та цифра, которая вам понадобится. Это толщина, которую он будет аккуратно обрезать без большого количества дополнительной работы по очистке края среза перед дальнейшим использованием. Проверьте сначала цены на плазморезы, если финансы позволяют, не стремитесь к этой второй фигуре в качестве цели, попробуйте купить плазменный резак, у которого есть немного добавленная мощность. Вы получите лучшую производительность с вашей машиной, и эта свободная емкость когда-нибудь пригодится. Другим соображением, безусловно, является рабочий цикл при максимальной рабочей силе тока.Плазменные резаки в деталях
В плазменных резаках используется электрическая дуга или электрический разряд, разряженный внутри инертного газа, который проходит через небольшое отверстие. В основе этого канала находится отрицательно заряженный электрод. Когда на этот электрод подается питание и его наконечник входит в контакт с металлом, который должен быть разрезан, образуется цепь, которая в свою очередь превращается в искру.Эта искра нагревает газ, когда он пробивается внутрь маленького канала, поэтому этот нагрев, следовательно, превращает газ в плазменное состояние. Создан поток плазмы, который с легкостью прорезает металл, двигаясь с невероятно быстрой скоростью. Высокоэффективный метод резки тонких и толстых материалов — вот что такое плазменная резка. Фактически это — поток воздуха, который разрезает сталь.
Ручные факелы
Ручные резаки способны разрезать стальную пластину толщиной до 50 мм, хотя, вероятно, более распространенными будут 10-15 мм. У большинства резцов, вероятно, будет спецификация относительно того, какую толщину он будет резать чисто, а также толщину, которую он может разрезать. Разрезанные порезы являются максимальными возможностями плазменных резаков и, скорее всего, требуют очистки перед сваркой или использованием. Роботизированные плазменные резаки могут резать в любом месте до 300 мм. Температура плазмы может достигать 15 000 градусов по Цельсию.
Резка мягкой стали с помощью плазменного резака
Не перепутайте плазменный резак и резак. Хотя способ их нанесения может быть схожим, резак режет металл пламенем. Плазменный резак, с другой стороны, прорезает металл сжатым воздухом или инертным газом под высоким напряжением. Плазменный резак также более безопасен по сравнению со сварочной горелкой, учитывая, что он использует инертный газ вместо взрывоопасного газа.
Похожие записи:
Загрузка…Плазменный резак по металлу: устройство, схема, видео
Плазменный резак — один из элементов станка для плазменной резки металла. Основное его предназначение заключается в образовании плазмы. Также известен под названиями «плазматрон» или «горелка».
Какими же особенностями обладает это устройство, какая схема используется для подключения, а главное, что важно учитывать при покупке и дальнейшем использовании изделия?
Из чего состоит
Плазмотрон состоит из нескольких основных элементов:
- Дуговая камера — пространство, в котором и образуется плазма.
- Сопло — превращающее плазменный поток в дугу нужной толщины.
- Электродержатель.
- Системы газо и водоснабжения.
- Изолятор.
Нередко подобное устройство дополнено специальным узлом завихрения, что позволяет стабилизировать дугу.
Как работает
Принцип работы оборудования достаточного прост. После нажатия кнопки, воздух проходит по определенным каналам, попадает в поток, который закручен по спирали, и под большим давлением выходит из сопла, обеспечивая дугу для идеального раскроя материалов.
Изначально возникает разряд между 2 элементами: электродом и соплом — это происходит за счет образования электрического потенциала. В результате зажигается дежурная дуга, которая необходима для возникновения рабочей. За счет вихревого потока электрическая дуга не касается стенок сопла, что позволяет стабилизировать её.
Тематическое видео: рекомендуем к просмотру.
Виды резаков и особенности выбора
Существует широкий выбор схем и вариантов плазменных резаков, благодаря чему не составит труда подобрать оборудование, которое в полной мере соответствует будущей сфере его использования.
Основные виды:
- для газов, которые содержат кислород;
- для окислительных сред;
- для инертных и восстановительных.
Помимо этого существуют вариации устройства с газожидкостной, водяной и магнитной стабилизацией дуги, но последние два варианта не получили широкого распространения и гораздо менее востребованы, чем иные виды плазматрона.
Стоит учитывать, что плазморез может быть выполнен как на основе инвертора, так и трансформатора.
Второй вариант актуальнее в том случае, если необходимо провести раскрой материалов повышенной толщины. Оборудование же, выполненное из инверторной сварки, отличается экономичностью и простотой использования, что обусловило его широкое распространение.
В зависимости от сферы использования можно выделить еще 2 вида резаков:
- промышленные;
- бытовые.
Они отличаются по мощности и функциональности. Соответственно в домашних условиях будет достаточно ручного аппарата, в то время как для обеспечения максимальной производительности труда, приобретается промышленный вариант.
Прямое и косвенное воздействие
Важно учитывать, что плазменный резак прямого воздействия применяется для работы с различными вариантами металлов, а также сплавами — материалами, которые проводят электроток. Соответственно, в этом случае раскраиваемый лист выступает в качестве одного из элементов цепи.
Если же говорить об изделиях, которые не способны проводить ток, то в данном случае более актуален будет резак косвенного воздействия.
Его конструкция несколько отличается, так как дуга образуется внутри сопла, а обработка проводится за счет струи, которая вырывается из отверстия под большим давлением. Такая схема не часто применяется только в том случае, если требуется проведение работ с неметаллическими изделиями.
Преимущества использования устройства
Плазменно-воздушная резка получила широкое распространение в различных сферах. Она активно применяется и в машиностроении, и на промышленных предприятиях, а также в любых других областях деятельности. Это позволяет значительно повысить производительность труда, а также создавать полностью идентичные элементы.
Что же касается преимуществ именно в пользу использования плазматрона, то стоит выделить следующие особенности:
- Простота использования и эффективность обработки.
- Гладкий срез, который не нуждается в шлифовке и механической зачистке.
- Минимальная область нагрева — идеально точный раскрой, а также отсутствие деформации материала.
- Надежная работа — устройство рассчитано на продолжительный период активной эксплуатации.
А чтобы работа была комфортной и удобной, важно правильно подобрать ручной резак — все зависит от того, в каких условиях и с какими материалами предстоит работать.
Какие параметры стоит учитывать
Выбирая плазморез, необходимо детально изучить особенности и технические характеристики изделия. В зависимости от этого будет зависеть срок работы устройства и его функциональность. При сравнении плазменных резаков, стоит определить, для работы с какими материалами они предназначены.
Предпочтительнее выбрать универсальный вариант, особенно если он предназначен для частого использования. Его стоимость выше, но при этом это выгоднее, покупки нескольких отдельных изделий.
Если же важно добиться идеального качества раскроя, а также безупречного разреза, который не нуждается в зачистках, то стоит определить функции изделия, подбирая его в соответствии с обрабатываемыми материалами. Эта информация указывается в технической документации, либо же пометка может быть выполнена на самом аппарате.
Самостоятельное изготовление ручного оборудования
Можно и вовсе собрать необходимое оборудование из инверторной сварки своими силами. Это достаточно простая задача, с которой легко справиться, приобретя необходимые элементы и используя для их соединения подходящую схему.
При выборе электродов стоит отдать предпочтение гафнию, так как это самый безопасный материала. Качество раскроя зависит и от диаметра, а также длины сопла. Выбор параметров зависит от особенностей изделия — для ручного аппарата оптимальны будут показатели 3 и 7 см соответственно.
При этом важно учитывать, что чем длиннее сопло — тем удобнее с ним работать, но срок его службы в этом случае сокращается. Поэтому столь необходимо придерживаться оптимального баланса. Для работы оборудования потребуется и компрессор. Если речь идет о ручной модели, то в случае используется сжатый воздух. Промышленная аппаратура функционирует на основе различных газов и их смесей (водород, кислород, азот, гелий).
Компрессор необходим для подачи сжатого воздуха — он подключается при помощи специального шланга.
А чтобы соединить все элементы схемы, необходимо использовать кабель-шланговый пакет. Соответственно, создавая плазмотрон из инверторной сварки или же трансформатора, необходимо соединить этот источник с электродом.
Как обеспечить безопасность при работе?
Завершив создание плазмотрона, необходимо провести тщательную проверку. Необходимо еще раз свериться со схемой, убедившись в том, что оборудование исправно. Если рабочая дуга не зажигается или же гаснет спустя непродолжительное время работы, то вероятно аппарат неисправен.
При правильном использовании устройства оно полностью безопасно и может применяться даже в домашних условиях — в быту, особенно в сельскохозяйственной сфере, подобные приборы весьма актуальны. Поэтому очень важно соблюдать аккуратность, а также следовать требованиям безопасности. И в результате получится качественный срез, металл не оплавится, а край не будет деформирован или покрыт окалиной.
Заключение
Ручной плазматрон — удобное в работе изделие, которое отличается практичность и эффективностью обработки. Благодаря его применению удается добиться безукоризненного результата, работая с различными типами материалов, как металлами, проводящими ток, так и с другими типами изделий.
Как работает плазменная резка? Преимущества и недостатки
Резку металла можно разделить на две категории – механическую и термическую. Плазменная резка – это метод термической резки, при котором для резки металла используется ионизированный газ. .
Это один из наиболее широко используемых методов резки толстых металлических листов, но также доступен и для листового металла. Прежде чем углубляться в преимущества и возможности плазменной резки, следует ответить еще на один вопрос.
Что такое плазма?
Вы определенно слышали о трех основных состояниях материи – твердом, жидком и газообразном.Но есть и четвертый. Да, это плазма.
Плазму можно найти в природе, но в основном в верхних частях атмосферы Земли. Знаменитое полярное сияние – результат солнечного ветра, созданного из плазмы. К освещению и высокотемпературному возгоранию также относится плазма. И наши тела тоже.
В целом это около 99% видимой Вселенной.
В повседневной жизни мы можем встретить плазму в телевизорах, люминесцентные лампы, неоновые вывески и, конечно же, плазменные резаки.
Плазма – это электропроводящее ионизированное газоподобное вещество . Это означает, что в некоторых атомах отсутствуют электроны, и также есть свободные электроны, плавающие вокруг.
Газ можно превратить в плазму, подвергнув его интенсивному нагреву. Вот почему плазму часто называют ионизированным газом.
Плазма похожа на газ, поскольку атомы не находятся в постоянном контакте друг с другом. В то же время он ведет себя аналогично жидкостям с точки зрения его способности течь под воздействием электрического и магнитного поля.
Как работает плазменный резак?
Как работает плазменная резка
Процесс плазменной резки – это метод термической резки. Это означает, что для плавления металла используется тепло, а не механическая резка.
Общая механика системы всегда одинакова. В плазменных резаках используется сжатый воздух или другие газы, например азот. Ионизация этих газов происходит с образованием плазмы.
Обычно сжатые газы контактируют с электродом, а затем ионизируются для создания большего давления.Когда давление увеличивается, поток плазмы направляется к режущей головке.
Режущий наконечник сужает поток, создавая поток плазмы. Затем он наносится на заготовку. Поскольку плазма электропроводна, заготовка соединяется с землей через стол для резки.
При контакте плазменной дуги с металлом его высокая температура плавит. В то же время высокоскоростные газы выдувают расплавленный металл.
Начало процесса резки
Не все системы работают одинаково.Во-первых, есть обычно более бюджетная версия под названием high frequency contact . Это недоступно для плазменных резаков с ЧПУ, потому что высокая частота может мешать работе современного оборудования и вызывать проблемы.
В этом методе используется искра высокого напряжения и высокой частоты. Возникновение искры происходит при соприкосновении плазменной горелки с металлом. Это замыкает цепь и создает искру, которая, в свою очередь, создает плазму.
Другой вариант – метод Pilot arc .Во-первых, искра создается внутри горелки цепью высокого напряжения и низкого тока. Искра создает вспомогательную дугу, представляющую собой небольшое количество плазмы.
Режущая дуга возникает, когда вспомогательная дуга входит в контакт с заготовкой. Теперь оператор может начать процесс резки.
Третий способ – использовать подпружиненную плазменную головку . Если прижать резак к заготовке, возникает короткое замыкание, в результате чего начинает течь ток.
При снятии давления образуется вспомогательная дуга.Следующее такое же, как и в предыдущем методе. Это приводит к контакту дуги с заготовкой.
Преимущества и недостатки
Преимущества
- Может резать все токопроводящие материалы. Газовая резка, хотя она также подходит для резки толстых металлов, ограничивается только черными металлами.
- Отличное качество для толщины до 50 мм.
- Максимальная толщина до 150 мм.
- Сравнительно дешево для резки средней толщины.
- Лучший способ резать нержавеющую сталь и алюминий средней толщины. Доступны станки с ЧПУ
- , обеспечивающие высокую точность и повторяемость.
- Может порезаться в воде, что приведет к уменьшению ЗТВ. Также снижает уровень шума.
- Меньший пропил по сравнению с газовой резкой.
- Более высокая скорость резки, чем кислородное топливо.
Недостатки
- Большая ЗТВ по сравнению с лазерной резкой.
- Качество при работе с более тонкими листами и пластинами хуже, чем при лазерной резке.
- Допуски не такие точные, как при лазерной резке.
- Не достигает такой толщины, как гидроабразивная или газовая резка.
- Оставляет ЗТВ, которая не возникает при гидроабразивной струе.
- Более широкий пропил, чем при лазерной резке.
Выбор метода резки
Выбор между различными методами резки зависит от материала, его толщины и применения деталей.
Рекомендуемая толщина резки для плазменной резки составляет 15… 50 мм. .
Рекомендуемый верхний предел толщины материала для плазменной резки составляет около 50 мм для углеродистой и нержавеющей стали. Алюминий не должен превышать 40 мм.
Все вышеперечисленное относится к области гидроабразивной и газовой резки.
Услуги лазерной резки должны быть предпочтительным вариантом для листового металла и более тонких листов из-за более высокого качества и скорости резки. Но верхний предел лазерной резки где-то 25… 30 мм.
Кроме того, плазменная резка выполняется быстрее и, следовательно, дешевле при толщине листа от 15 мм.Опять же, вопрос сводится к требуемому качеству. Тем не менее, всегда можно получить приятный и гладкий результат с помощью постобработки.
Что такое плазменная резка? – TWI
Плазменная резка (плазменная резка) – это процесс плавления, при котором струя ионизированного газа при температуре выше 20 000 ° C используется для расплавления и удаления материала из разреза. Во время процесса между электродом (катодом) и заготовкой (анодом) зажигается электрическая дуга. Электрод утоплен в сопло для газа с водяным или воздушным охлаждением, которое сужает дугу, вызывая образование узкой высокотемпературной высокоскоростной плазменной струи.
Когда струя плазмы попадает на заготовку, происходит рекомбинация, и газ возвращается в свое нормальное состояние, выделяя при этом сильное тепло. Это тепло плавит металл, и поток газа выбрасывает его из разреза. Плазменные газы обычно представляют собой аргон, аргон / водород или азот. Эти инертные газы можно заменить воздухом, но для этого потребуется специальный электрод из гафния или циркония. Использование сжатого воздуха делает этот вариант плазменного процесса более конкурентоспособным по сравнению с кислородно-топливным процессом резки углеродисто-марганцевых и нержавеющих сталей толщиной до 20 мм.Инертные газы предпочтительны для высококачественной резки реактивных сплавов.
Плазменная дуга позволяет резать широкий спектр электропроводящих сплавов, включая углеродистую и нержавеющую сталь, алюминий и его сплавы, никелевые сплавы и титан. Первоначально метод был разработан для резки материалов, которые нельзя было удовлетворительно разрезать с помощью кислородно-топливного процесса. Обычно разрезаемый компонент или лист остается неподвижным, а плазменный резак перемещается. Кроме того, поскольку стоимость плазменной горелки невысока по сравнению с ценой на оборудование для манипуляций, обычно на стол для резки устанавливают несколько горелок.
Плазменная резка также может производиться под водой на специализированном оборудовании.
Плазменная резка с высокими допусками (HTPAC) – важное развитие плазменной дуги. Этот процесс обеспечивает лучшую точность при обработке материалов толщиной менее 12 мм и может быть недорогой альтернативой лазерной резке.
Дополнительную информацию о плазменной резке можно найти в разделе Профильная резка – руководство по выбору процесса.
Плазменно-дуговая резка – особенности процесса и оборудования
Процесс плазменной дуги всегда рассматривался как альтернатива кислородно-топливному процессу.В этой части серии описываются основы процесса с упором на рабочие характеристики и преимущества многих вариантов процесса.
Щелкните здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .Основы процессов
Процесс плазменной резки показан на Рис. 1 . Основной принцип заключается в том, что дуга, возникающая между электродом и деталью, сужается с помощью медного сопла с мелким отверстием.Это увеличивает температуру и скорость плазмы, выходящей из сопла. Температура плазмы превышает 20 000 ° C, а скорость может приближаться к скорости звука. При использовании для резки поток плазменного газа увеличивается, так что глубоко проникающая плазменная струя прорезает материал, а расплавленный материал удаляется в вытекающей плазме.
Процесс отличается от кислородно-топливного процесса тем, что в плазменном процессе используется дуга для плавления металла, тогда как в кислородно-топливном процессе кислород окисляет металл, а тепло от экзотермической реакции плавит металл.Таким образом, в отличие от кислородно-топливного процесса, плазменный процесс может применяться для резки металлов, образующих тугоплавкие оксиды, таких как нержавеющая сталь, алюминий, чугун и сплавы цветных металлов.
Источник питания
Источник питания, необходимый для процесса плазменной дуги, должен иметь падающую характеристику и высокое напряжение. Хотя рабочее напряжение для поддержания плазмы обычно составляет от 50 до 60 В, напряжение холостого хода, необходимое для зажигания дуги, может достигать 400 В постоянного тока.При зажигании пилотная дуга образуется внутри корпуса горелки между электродом и соплом.Для резки дуга должна передаваться на заготовку в так называемом «переносном» режиме дуги. Электрод имеет отрицательную полярность, а деталь – положительную полярность, так что большая часть энергии дуги (примерно две трети) используется для резки.
Состав газа
В традиционной системе с вольфрамовым электродом плазма инертна и образуется с использованием аргона, аргона-H 2 или азота. Однако, как описано в Варианты процесса , можно использовать окисляющие газы, такие как воздух или кислород, но электрод должен быть медным с гафнием.Расход плазменного газа имеет решающее значение и должен быть установлен в соответствии с уровнем тока и диаметром отверстия сопла. Если поток газа слишком мал для текущего уровня или уровень тока слишком высок для диаметра отверстия сопла, дуга гаснет, образуя две последовательные дуги, электрод к соплу и сопло к заготовке. Эффект «двойной дуги» обычно катастрофичен при плавлении сопла.
Качество резки
Качество кромки плазменной резки такое же, как и при кислородно-топливной технологии.Однако, поскольку при плазменной резке путем плавления характерной особенностью является более высокая степень плавления по направлению к верхней части металла, что приводит к скруглению верхней кромки, плохой прямоугольности кромки или скосу на кромке реза. Поскольку эти ограничения связаны со степенью сужения дуги, доступны несколько конструкций горелок для улучшения сужения дуги и обеспечения более равномерного нагрева в верхней и нижней части реза.Варианты процесса
Варианты процесса, Рис. 2a – 2e , в основном были разработаны для улучшения качества резки и стабильности дуги, уменьшения шума и дыма или для увеличения скорости резки.
Двойной газ
Процесс работает в основном так же, как и в традиционной системе, но вокруг сопла установлен вторичный газовый экран, Рис. 2a . Благоприятные эффекты вторичного газа заключаются в увеличении сужения дуги и более эффективном «удалении» окалины. Плазмообразующий газ обычно представляет собой аргон, аргон-H 2 или азот, а вторичный газ выбирается в соответствии с разрезаемым металлом.
Сталь
воздух, кислород, азот
Нержавеющая сталь
азот, аргон-H 2 , CO 2
- Алюминий
аргон-H 2 , азот / CO 2
Преимущества по сравнению с обычной плазмой:
- Сниженный риск возникновения двойной дуги
- Более высокие скорости резания
- Уменьшение закругления верхней кромки
Впрыск воды
В качестве плазменного газа обычно используется азот.Вода вводится радиально в плазменную дугу, Рис. 2b , чтобы вызвать большую степень сжатия. Температура также значительно повышается до 30 000 ° C.
Преимущества по сравнению с обычной плазмой:
- Улучшение качества и прямоугольности пропила
- Повышенная скорость резания
- Меньше риска возникновения двойной дуги
- Уменьшение эрозии сопла
Водяной кожух
Плазма может работать либо с водяным кожухом, Рис.2c , или даже с заготовкой, погруженной на 50-75 мм ниже поверхности воды. По сравнению с обычной плазмой вода действует как барьер, обеспечивая следующие преимущества:
Удаление дыма
- Снижение уровня шума
- Увеличение срока службы сопла
В типичном примере уровней шума при высоких уровнях тока 115 дБ для обычной плазмы водяной кожух эффективно снизил уровень шума до 96 дБ и резку под водой до 52–85 дБ.
Поскольку водяной кожух не увеличивает степень сжатия, прямоугольность режущей кромки и скорость резания заметно не улучшаются.
Воздушная плазма
Инертный или инертный плазмообразующий газ (аргон или азот) можно заменить воздухом, но для этого требуется специальный электрод из гафния или циркония, установленный в медном держателе, Рис. 2d . Воздух также может заменить воду для охлаждения горелки. Преимущество воздушной плазменной горелки в том, что в ней вместо дорогих газов используется воздух.
Следует отметить, что, хотя электрод и сопло являются единственными расходными материалами, электроды с гафниевым наконечником могут быть дорогими по сравнению с вольфрамовыми электродами.
Плазма высокой толерантности
В попытке улучшить качество резки и конкурировать с превосходным качеством резки лазерных систем, доступны системы высокоточной плазменно-дуговой резки (HTPAC), которые работают с сильно сжатой плазмой. Фокусировка плазмы осуществляется за счет закручивания генерируемой кислородом плазмы, когда она входит в отверстие для плазмы, и вторичный поток газа впрыскивается после плазменного сопла, Рис.2д . В некоторых системах дугу окружает отдельное магнитное поле. Это стабилизирует плазменную струю, поддерживая вращение, вызванное закрученным газом. Преимущества систем HTPAC:
- Качество резки находится между обычной плазменной резкой и лазерной резкой
- Ширина узкого пропила
- Меньше искажений за счет меньшей зоны термического влияния
HTPAC – это механизированная техника, требующая высокоточного высокоскоростного оборудования. Основные недостатки заключаются в том, что максимальная толщина ограничена примерно 6 мм, а скорость резки обычно ниже, чем при обычных плазменных процессах, и составляет примерно 60-80% от скорости лазерной резки.
Эта статья была подготовлена Биллом Лукасом в сотрудничестве с Дерриком Хилтоном, BOC
Как работает плазменный резак
Трудно представить мир без плазменных резаков. Промышленное строительство, автомобилестроение, судостроение и производство металлов используют плазменную резку для обработки алюминия, латуни, меди и стали. Невозможно представить себе производство или ремонт автомобилей без плазменной резки. Огромные балки и металлические листы, используемые в строительстве, режутся, как вы уже догадались, плазменными резаками.
Плазменные резакимогут выглядеть как гигантские станки, используемые в основном в крупных отраслях металлообработки для точной резки. Они также поставляются в виде компактных устройств с ручными фонариками, которые используются в основном в мастерских (1,2).
Понимание плазмы – четвертое состояние вещества
Прежде чем мы углубимся в плазменную резку, мы должны сначала спросить, что такое плазма. Многие люди имеют смутное представление о том, что такое плазма. Плазма – это просто ионизированный газ. Обычный газ состоит из молекул.Например, газообразный кислород состоит из молекулы газообразного кислорода, которая представляет собой всего два атома кислорода, которые разделяют свои внешние электроны. Для образования плазмы молекула газа должна быть нагрета до точки, в которой молекулы разделяются, а отдельные атомы теряют свои внешние электроны. Помните, что электроны – это отрицательно заряженные частицы. Итак, когда атом теряет свои электроны, он становится положительно заряженным. Таким образом, плазма похожа на совокупность отрицательно заряженных и положительно заряженных частиц.
Поскольку плазма представляет собой суп из ионов, она способна проводить электричество.Эта электропроводность плазмы является полезным свойством при плазменной резке. Ваш плазменный резак использует эту проводимость для образования дуги между плазменным резаком и металлической деталью или листом, который вы хотите разрезать. Это делает плазменную резку более быстрой и эффективной по сравнению с кислородной резкой.
Что делает плазменный резак
Система плазменной резки работает со сжатым газом, подаваемым через шланг в небольшой канал в горелке. Внутри плазмотрона находится отрицательно заряженный электрод.Когда этот электрод касается заготовки, он создает электрическую цепь, и возникает искра. Эта искра нагревает поток газа, выбрасываемый из горелки, до 40 000 градусов по Фаренгейту, достаточно высокой, чтобы превратить газ в плазму. Этот поток плазмы движется где-нибудь со скоростью около 20 000 футов в секунду. Эта струя плазмы быстро плавится и прорезает металлическую пластину или лист.
Поскольку горячий расплавленный металл имеет тенденцию вступать в реакцию с кислородом воздуха, обрабатываемую область необходимо защищать от окисления.Вот почему плазменные резаки имеют два канала. По одному каналу проходит сжатый газ, а по другому каналу подается защитный газ, который окружает зону резания, обеспечивая защиту от окружающего воздуха.
Типы плазменных резаков
Плазменные резаки бывают разных производителей, моделей и размеров. Самые распространенные из них – те, что вы видите в мастерских. Тем не менее, о промышленных гигантах гораздо меньше говорят об автоматах с роботизированными руками.
Переносные плазменные системы
Ручные плазменные резаки – это те, которые вы видите в большинстве мастерских или фабрик.Переносные устройства используются не только мастерами, но и любителями, и профессионалами. Они компактны и портативны, что позволяет использовать их в различных ситуациях. Типичный ручной плазменный резак имеет электрод и сопло внутри плазменного резака. У горелки есть спусковой крючок, который вы нажимаете, чтобы пропустить ток, плазменный газ и защитный газ. По мере того, как поток сжатого воздуха накапливается, он раздвигает электрод и сопло. Затем электрическая искра превращает струю сжатого воздуха в плазму.
Перед началом резки необходима плазменная дуга между резаком и заготовкой. Хотя существуют разные способы зажигания дуги, наиболее распространенным способом является прикосновение кончика резака к заготовке. Дуга создает электрический ток между электродом и металлической заготовкой. Ток и воздушный поток продолжают течь до тех пор, пока вы не перестанете нажимать на спусковой крючок. Некоторые аппараты плазменной резки используют высокочастотную цепь для зажигания дуги.
Прецизионная плазменная резка высокого разрешения
Основное различие между обычной системой плазменной резки и системой прецизионной плазменной резки состоит в том, что в первой используется производственный или обычный воздух, а во второй – разные типы газов. В прецизионных плазменных установках могут использоваться азот, кислород или смесь водорода, аргона и азота. В то время как обычный плазменный резак имеет силу тока 12-20 килоампер на квадратный дюйм, прецизионный плазменный резак работает с током около 40-50 килоампер на квадратный дюйм. Лучшая газовая смесь и более высокая сила тока позволяют выполнять резку высокого разрешения, которая необходима для промышленной резки металла.
По строению прецизионный плазменный резак отличается от обычного плазменного резака.В первом случае вихревое кольцо отделяет сопло от электрода, поэтому эти части не соприкасаются, как в обычной плазменной горелке. Вихревое кольцо имеет небольшие вентиляционные отверстия, которые создают вихревую струю плазмы. Конструкция систем плазменной резки высокой четкости позволяет добиться наилучшего качества резки для любой системы резки металла. У них также есть более сложные резаки, предназначенные для лучшего контроля дуги.
Плазменный резакОтзывы
Мы проделали большую работу за вас, чтобы вы могли найти идеальный плазменный резак, соответствующий вашему бюджету и потребностям.Посетите Обзоры плазменных резаков, чтобы узнать о лучших плазменных резаках на рынке сегодня.
Заключение
Хотя устройства плазменной резки бывают разных конструкций, размеров и цен, все они работают одинаково. Они используют ионизированный газ для резки проводящих металлов, которые нельзя разрезать никаким другим способом. С момента своего появления в сварочной лаборатории Union Carbide установка плазменной резки претерпела множество изменений. Современные аппараты плазменной резки могут управляться компьютерами для выполнения точных разрезов без образования окалины и минимальных потерь материала. Благодаря технологическому прогрессу эти станки стали настолько доступными и удобными, что даже разнорабочий может использовать их для резки стальных листов в своем гараже.
Что такое плазменный резак с ЧПУ и как он работает?
Компьютерное числовое управление (ЧПУ) было включено в широкий спектр различных станков и технологий, включая плазменные резаки, чтобы обеспечить больший контроль для более технических сокращений. Если вам интересно узнать о , что такое плазменный резак с ЧПУ и как он работает , проконсультировавшись с экспертом, например, из LWS Manufacturing & Welding, вы получите более глубокие знания и упростите определение того, работает ли Плазменная резка с ЧПУ – лучший вариант для вашего конкретного проекта.
Что такое плазменный резак с ЧПУ?
Плазменный резак с ЧПУ – это станок, специально разработанный для резки электропроводящих материалов с помощью компьютера для управления и направления ускоренной струи горячей плазмы на разрезаемый материал. Плазменные резаки с ЧПУ могут резать широкий спектр различных материалов, включая сталь, алюминий, латунь и медь, и могут использоваться в различных отраслях промышленности, таких как производственные и сварочные цеха, мастерские по ремонту и восстановлению автомобилей, промышленные строительные площадки и участки аварийно-спасательных работ.
Как работает плазменный резак с ЧПУ?
Станки плазменной резки с ЧПУ – это управляемые компьютером системы, которые могут перемещать плазменный резак высокого разрешения в различных направлениях с помощью цифрового кодирования, запрограммированного в компьютер. Сам аппарат плазменной резки высокой четкости работает, нагнетая газ или сжатый воздух через сопло на высоких скоростях. Затем в газ подается электрическая дуга, создающая плазму, способную прорезать металл.
Плазменные резаки с ЧПУдоступны в различных размерах, ценах и функциональных возможностях.Эти машины обладают высокой точностью и могут резать металл со скоростью до 500 дюймов в минуту. Хотя для работы плазменных резаков высокой четкости требуется плазменный газ и вспомогательный газ, тип газа будет варьироваться в зависимости от разрезаемого материала. Некоторые из газов, которые могут использоваться при плазменной резке, включают:
- Кислород – может использоваться для резки низкоуглеродистой стали толщиной до 1 1/4 дюйма, но вызывает грубые порезы в нержавеющей стали и алюминии.
- Смесь аргона и водорода – обеспечивает высококачественный и плавный рез по нержавеющей стали и алюминию.
- Сжатый воздух – хорошо подходит для слаботочной резки металлов толщиной до 1 дюйма.
- Азот – может использоваться для резки тонкой нержавеющей стали.
- Метан – может использоваться для резки тонкой нержавеющей стали.
Если вы хотите узнать больше о том, что такое станок плазменной резки с ЧПУ и как он работает, или если вас интересует одна из наших услуг по изготовлению и сварке, например, плазменная резка с ЧПУ, свяжитесь с LWS Manufacturing & Welding по адресу 604-854-1277 или заполнив контактную форму на нашем сайте.
Как работает машина для плазменной резки?
Плазменная резка, метод термической резки, широко используется для резки или гравировки на таких материалах, как металлы. Это один из самых быстрых доступных методов резки, который обеспечивает высококачественные и точные разрезы без ухудшения качества материала. Несмотря на то, что это популярный метод резки металла, большинство из нас не знает о плазменной резке. Вам интересно узнать больше об этой технике резки металла? Этот пост предназначен для предоставления вам подробной информации о плазменной резке.Будьте на связи.
Что такое плазма?Чтобы понять, как работает плазменный резак, важно знать, что такое плазма. Есть три основных формы материи – твердое, жидкое и газообразное. Но есть и четвертый – плазма. В повседневной жизни плазма может встречаться в нескольких продуктах, таких как люминесцентные лампы, телевизоры и, конечно, плазменные резаки. Плазму часто называют ионизированным газом, потому что она может быть образована путем нагревания природного газа до экстремальных температур или воздействия на него электромагнитного поля, при котором элемент ионизированного газа становится электропроводным.В результате плазменные резаки могут проходить через такие металлы, как латунь, алюминий, сталь и медь, без сопротивления.
Как работает машина для плазменной резки?Плазменная резка, также называемая методом термической резки, позволяет резать металлы, которые являются хорошими проводниками электричества. Это делается с помощью ускоренной струи горячей плазмы вместо того, чтобы разрезать ее механически. Это достигается сжатым воздухом или другими газами, в зависимости от разрезаемого материала. Обычно сжатые газы создают давление на электроде, и пар плазмы проталкивается к режущей головке.В плазменных резаках используется медное сопло для сжатия пара плазмы, который затем подвергается воздействию обрабатываемой детали. Когда ток от резака проходит через плазму, выделяется достаточно тепла, чтобы расплавить заготовку. В то же время сжатые газы выдувают расплавленный металл.
Плазменная резка – один из эффективных методов резки тонких и толстых материалов. Благодаря высокой скорости и точности резки, этот метод широко используется при ремонте и реставрации автомобилей, промышленном строительстве, производстве, утилизации и сдаче в лом.
Как эффективно использовать станок для плазменной резки?До сих пор предыдущий раздел касался работы плазменных резаков. Теперь давайте сосредоточимся на том, как наилучшим образом использовать этот инструмент.
- Использование в полевых условиях: Существует множество устройств плазменной резки, доступных в широком диапазоне от недорогих до высококачественных фирменных моделей. Большинство из них ориентированы на производительность и могут точно соответствовать вашим потребностям. Для использования в полевых условиях вам понадобится машина с примерно пятнадцатью-двадцатью выводами.Таким образом, вы можете удовлетворить свои потребности и при этом сэкономить на воздухе и электричестве.
- Магазин Использование: Плазменные резаки можно легко найти в магазинах. Их можно использовать на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), и вы будете поражены результатами. Вы можете превратить необработанный стальной лист в заготовки невероятной конструкции. С плазменными резаками вы можете многократно производить точные разрезы; вручную, это может быть банальным и подверженным ошибкам.
- Другое использование: Другое использование этого инструмента зависит от проекта.Сюда могут входить художественные инсталляции, ремонт квартир и не только. Кроме того, плазменный резак также упрощает задачу ремонта, разрезая небольшой кусок металла, не отвлекая вас в магазин.
Для получения ожидаемого качества и точности резки важно выбрать правильный станок плазменной резки от ведущего поставщика, такого как Woodward Fab. Просмотрите высококачественный станок для плазменной резки PL320, резка мягкой стали толщиной до 5/16 ″. Компания является ведущим поставщиком инструментов и оборудования для обработки листового металла.
Сообщения в блоге о связанных сварочных инструментах:
- Как подготовить металл к сварке?
- Сварочное оборудование 6 обязательных для начинающих сварщиков
- Сварочные инструменты для начинающих
- 5 основных сварочных инструментов, необходимых для точной и безопасной сварки
- Разница между сваркой и производством листового металла
- Распространенные ошибки, которых следует избегать при выборе сварочного аппарата
- Различия между сваркой листового металла и пайкой листового металла?
Объясняя процесс для чайников!
Да, конечно, вы можете быть мастером своего дела.Но вы делаете нечто большее, чем простой повседневный опыт. Насколько вы богаты знаниями о своих инструментах? Я бы не стал называть кого-то настоящим мастером, если этот парень не знает, как работают его инструменты.
Не волнуйтесь, если вы работали с плазменными резаками или планируете это сделать в ближайшем будущем, вы попали в нужное место. Я собираюсь дать вам полное ноу-хау о его функциях. Эй, я даже расскажу о порядке операции.
Я также добавлю типы и категории.Итак, чего же мы ждем? Давайте подробно рассмотрим, как работает плазменный резак и как с ним обращаться. Я собираюсь начать с некоторой базовой информации, которая перейдет к другим сложным техническим факторам.
Определение плазмы
Имея дело с плазменными резаками, нужно знать, что такое плазма, верно? Я не могу объяснить, как работают устройства плазменной резки, если мы не знаем, что такое плазма. Плазма – это, по сути, четвертое состояние материи. Удивлен? Подождите, это еще не все.
Если вы знакомы с физикой 101, вы знаете, что материя имеет три состояния: твердое, жидкое и газообразное. Материя может переходить из одного состояния в другое только тогда, когда в игру вступает энергия. Например Жара.
Тепло (правильный уровень) может превратить лед в жидкое состояние или, точнее сказать, в воду. После этого, если мы увеличим температуру дальше, он превратится в газ. В этом случае пар. Предположим, что тепло усиливается до крайней степени, оно ионизируется и становится электропроводным.Это то, что мы называем плазмой.
Итак, что делает плазменный резак? Он просто использует электропроводящий газ для передачи энергии от источника питания к определенному проводящему материалу. Это приводит к более чистому и быстрому процессу резки, чем кислородное топливо. Довольно аккуратно, а?
Следующий вопрос может быть: “Что такое плазменная дуга?” Ну, плазменная дуга возникает, когда газ, такой как кислород, азот, аргон или даже производственный воздух, пропускается через небольшое отверстие сопла внутри горелки. Затем происходит то, что электрическая дуга, генерируемая внешним источником питания, вводится в этот газ под высоким давлением.
Таким образом образуется плазменная струя. На самом деле интригует тот факт, что плазменная струя сразу достигает температуры до 40 000 ° F. Это идеально подходит для прокалывания заготовки и выдувания расплавленного материала.
Теперь, когда мы рассмотрели элементарные основы, давайте немного поговорим о компонентах системы.
Части целого
Устройство плазменной резки – это не просто отдельная машина. Несколько важных компонентов в сумме делают резак безупречным.Его производительность и полезность во многом зависят от функциональности каждого компонента. Давайте поговорим о деталях, которые «комплектуют» плазменный резак.
Блок питания
Как следует из названия, блок питания подает питание на устройство. Но уверяю вас, это еще не все. Плазменный источник питания преобразует одно- или трехфазное сетевое напряжение переменного тока в плавное и постоянное напряжение постоянного тока в диапазоне от 200 до 400 В постоянного тока.
Абсолютно необходимо поддерживать постоянное напряжение для поддержания плазменной дуги на всем протяжении резки.Мало того, он регулировал выходной ток, который жизненно важен для рабочего процесса. Конечно, это зависит от обрабатываемого материала и его толщины.
Консоль зажигания дуги
Консоль зажигания дуги, также известная как ASC, должна быть второй в списке функций. Ни искры, ни огня. Ну в этом случае ни дуги, ни резки. ASC вырабатывает переменное напряжение приблизительно 5000 В переменного тока с частотой 2 МГц.
При этом внутри плазменной горелки образуется искра, создающая плазменную дугу.Назовем это просто инициатором, ладно?
Плазменная горелка
Давайте рассмотрим это прямо. Основная функция плазменного резака – обеспечить правильное выравнивание и охлаждение расходных материалов. Какие основные расходные материалы вызывают здесь плазменную дугу? Электрод, завихритель и сопло, верно?
Если есть что добавить, можно использовать дополнительный защитный колпачок для дальнейшего улучшения качества резки. Все эти части по очереди удерживаются вместе внутренними и внешними удерживающими крышками.Это почти все, что вам нужно знать об этом.
Плазменный резак Категории
Что касается категоризации, я бы сказал, что аппараты плазменной резки можно разделить на два типа. Я расскажу о том, как они работают в отдельных сегментах. Однако давайте пока перейдем к основной информации.
Обычные плазменные системы
Эти машины обычно используют производственный воздух в качестве плазменного газа. Форма плазменной дуги, создаваемой этими системами, определяется отверстием сопла.Если вы угадываете основную силу тока плазменной дуги этого типа, то ответ составляет 12-20K ампер на квадратный дюйм.
Вот некоторые сведения, все портативные системы используют обычную плазму. Поскольку он все еще используется в некоторых механизированных приложениях, где части «Уровни допуска» более снисходительны, он по-прежнему широко популярен.
Системы прецизионной плазменной резки
Когда мы говорим о прецизионных плазменных системах, имейте в виду, что мы говорим о высокой плотности тока. Эти типы резаков созданы и спроектированы для получения самых острых и высококачественных резов, которые можно получить с помощью плазменной резки.
Это действительно не так просто, как предыдущий тип, о котором мы говорили. Конструкция резака и расходные детали намного сложнее. Не говоря уже о том, что дополнительные детали включены для дальнейшего сжатия и сохранения формы дуги.
В обычных условиях мощность прецизионной плазменной дуги составляет примерно 40-50 л ампер на квадратный дюйм. В качестве плазменного газа используются различные газы, такие как воздух высокой чистоты кислорода, азот и смесь водорода / аргона / азота. Это означает, что можно достичь оптимальных результатов с широким спектром проводящих материалов.
Метод работы
Теперь, когда мы рассмотрели общую концепцию, давайте перейдем к тому, как работают эти категории. Так же, как разница в их внутренней конструкции и эффективности, вы можете ожидать, что утилита будет контрастной.
Ручной режим
Имея дело с обычным портативным устройством, таким как Tomahawk Air Plasma, вы должны учитывать несколько вещей. Внутри резака расходные части электрода и сопла соприкасаются друг с другом.Это, конечно, когда фонарик выключен.
Однако, когда вы нажимаете на спусковой крючок, источник питания генерирует постоянный ток, который проходит через эту деталь. Он в основном проходит через это соединение и инициирует поток плазменного газа.
Когда плазменный газ создает достаточное давление, электрод и сопло отталкиваются друг от друга. Это, в свою очередь, вызывает электрическую искру и, следовательно, воздух превращается в плазменную струю. В результате поток постоянного тока переключается с электрода на сопло.
Затем результаты можно увидеть на пути между электродом и заготовкой. На всякий случай, если вам интересно, ток и воздушный поток продолжаются до тех пор, пока спусковой крючок не будет отпущен.
Прецизионная плазменная установка
Теперь это немного отличается от того, что мы обсуждали до сих пор. В прецизионном плазменном резаке электрод и сопло не соприкасаются. Фактически, они изолированы друг от друга завихрением. У этой штуки есть небольшие вентиляционные отверстия, которые превращают плазменный газ в закрученный вихрь.
Давайте поговорим о том, как он выполняет резку, шаг за шагом
Процесс начинается с подачи команды запуска на источник питания. Он генерирует до 400 В постоянного тока напряжения холостого хода, нагнетая предварительно продуванный газ через шланг, подсоединенный к горелке. Это сопло здесь временно подключается к положительному потенциалу источника питания через цепь вспомогательной дуги.
Да, как и предполагалось, электрод остается отрицательным. Итак, что происходит дальше, довольно интригующе.От консоли запуска дуги генерируется высокочастотная искра. Это создает путь тока от электрода к соплу. Таким образом создается пилотная плазменная дуга.
Это еще не конец. Когда вспомогательная дуга контактирует с заготовкой, которая обычно соединена с землей планками режущего стола, путь тока смещается от электрода к заготовке. Затем отключается высокая частота и размыкается цепь вспомогательной дуги.
Затем источник питания увеличивает ток постоянного тока до силы тока резания (которая выбирается оператором) и предварительной подачи газа с оптимальным плазменным газом.Это, в свою очередь, обеспечивает резку материала. Я должен добавить, также часто используется вторичный защитный газ, который выходит из сопла.
Это, конечно, происходит через защитный колпачок. Особая форма защитного колпачка и точный диаметр его отверстия заставляют защитный газ еще больше сжимать плазменную дугу. В результате получается чистый пропил даже при очень малых углах и меньшем пропиле.
Последний кусок
Помимо методов, которые я обсуждал, некоторые процедуры требуют касания кончиком резака предмета для создания искры.Не забываем об использовании высокочастотной пусковой цепи. Например, свеча зажигания. Однако ни один из этих методов не совместим с резкой с ЧПУ (автоматизированной).
С учетом сказанного, даже если вы не знали, что такое плазменный резак и как он работает, я думаю, что у вас уже есть неплохая идея.
