На чем основывается принцип работы плазменного станка для резки металла с чпу

Среди множества способов раскроя, плазменную резку металлов называют в числе наиболее популярных. Технологию поддерживает специальное оборудование –  плазморезы с числовым программным управлением.

Их широко используют во многих отраслях. При помощи этой машины точно, эффективно производятся элементы строительных металлоконструкций, детали для различного оборудования, компоненты сельхозмашин, металлические двери, стеллажи учреждений торговли; вентиляционные устройства в промышленности, множество другой продукции.

Строение и принципы работы

Плазменный станок с ЧПУ представлен различными моделями, которые отличаются по типу устройства, схемой управления и методом подачи материала. Но у них обязательно наличие таких составляющих:

• плазмотрон с системой подачи газового вещества;
• поворотная поверхность рабочего стола для облегчения установки металлолистов;
• механизм передвижения резака и система магнитных креплений;
• датчик контроля для управления высотой горелки над поверхностью заготовки;
• профильная рельса и по обе стороны от нее две зубчатые рейки;
• системы ЧПУ.

Плазморез отличается простым принципом работы. Поступивший на резак поток воздуха с определенным давлением, соприкоснувшись с электродом, приобретает температуру, максимум, до 30 000˚ С. У ионизированного воздуха возрастает электропроводность.

Как итог, металл расплавляется от контакта с направленным потоком раскалившегося воздуха или газовой смеси (это и есть плазма), и отрезанная часть отбрасывается, благодаря давлению. Так проходят процессы плазменной резки металла с ЧПУ.  Обработав программу, заданную оператором агрегата, аппарат, используя плазму, режет листы металла самостоятельно, а участие людей в процессе – минимальное.

Эксплуатационные преимущества аппарата

Станок плазменной резки металла с ЧПУ владеет некоторыми преимуществами:

• рабочие операции по раскрою металлических листов сложной конфигурации выполняются с уникальной точностью;
• плазморез отличается низким потреблением электроэнергии, не нуждается в дополнительных устройствах и финансовых затратах. Производственные издержки снижаются, а рентабельность возрастает;

• аппарат имеет высокую производительность плазменной резки ЧПУ. Ни одно устройство, занимающееся раскроем металлов (кроме лазера) неспособно достичь аналогичной скорости, какая есть у плазмореза. Этим обусловлено его промышленное применение для выпуска массовой продукции;
• аппарат удобен в эксплуатации и прост в обслуживании;
• устройство способно разрезать плазмой листы всех металлов, низколегированных и углеродистых сталей, чугуна толщиной от 0,5 до 150 мм, обеспечивая чистоту среза. Дополнительная обработка торцов раскроенных заготовок не нужна;
• плазморезы, работающие без выделения газа и открытого огня, – безопасны;
• есть функция автоматического определения толщины листа металла.

Недостатков у данного оборудования практически нет. Но их не используют для раскроя листов высоколегированной стали с толщиной, превышающей 10 см, а также титана.

При грамотном регулярном обслуживании, можно гарантировать плазморезу большой срок службы. О специфике, периодичности его выполнения можно узнать из видео материалов.

Особенности процесса резки

Пользуясь плазморезами, надо учитывать их технические характеристики, химсостав применяемых смесей, параметры изделий, особенность их обработки.

Если у листов небольшая толщина (до 1см), достаточно будет иметь температуру маломощной плазменной дуги. Заготовки с большей толщиной можно кроить, добавочно стабилизировав дугу. Когда же толщина превышает 10 см, нужны плазменные установки, которые в состоянии сформировать дугу с более мощным воздействием.

Много значат виды источника. Для тонколистовой стали до 6 мм достаточно иметь небольшой ток. Чтобы обрабатывать листы, вдвое толще, понадобится источник с высоким уровнем тока. Когда же источник тока окажется более слабым, участки срезов будут иметь отложения шлака.

  О специальных программах плазмы ЧПУ для создания чертежей

Ответственного подхода требует выбор составов, которыми обрабатывают заготовки, готовят их к раскрою. Обычно это смеси, содержащие аргон, азот и водород, в случае с медными сплавами, предпочтение отдают водороду. А вот при разрезании изделий из латуни, алюминия наиболее приемлемо сочетание таких элементов, как азот и водород.

Экономичными считают станки плазменной резки, технологический процесс на них по раскрою стали, алюминия или меди производится с применением воздуха.

Существуют модели плазморезов, которые способные разрезать несколько листов за один прогон. Когда же настрой на особое качественное резание, применяются плазмотроны на кислороде.

Что касается стола машины, под ним расположена система удаления частиц дыма, отходов металла. За резкой металлических листов осуществляется контроль со стороны ЧПУ блока. ПО (в корректном русском переводе) отслеживает процесс укладки их на стол в оптимальном режиме, производит расчет затрат времени, количества деталей, составляет отчеты.

А что в обзоре плазморезов

На предприятиях различных отраслей используют:

• стационарные модели, среди них есть машины портального; шарнирного; консольного типа для резки металла при помощи плазмы;
• мобильные или переносные такого же предназначения (вертикальная плазменная резка), оборудованные системами ЧПУ.

Сегодня несложно сделать выбор плазменного станка, – есть много производителей, специализирующихся на изготовлении устройств подобного рода. Ассортимент представлен отечественными и зарубежными моделями. Назовем и кратко охарактеризуем хотя бы некоторые из них:

• Установка PlasmaCut от российской компании Юнимаш ориентирована на то, чтобы ее применяли на предприятиях среднего и малого бизнеса. Источник плазмы Hypertherm – из числа наиболее технологичных, в наличии механизм FOCUT, осуществляющий контроль за высотой резака, мощные ШД. Управлять ним можно дистанционно, посредством USB и Ethernet, со стойки, на которой смонтирован пульт управления.

• Станок IGNIS для плазменной резки с ЧПУ (Россия) представляет несколько модификаций – IGNIS 2500, 3000 и 6000 с разными габаритами, мощностью плазмообразующего источника и грузоподъемностью. Все они рассчитаны на применение при толщине металла 28 мм, имеют стабильный спрос и применимы в техническом оснащении небольших по масштабу работы мастерских, предприятий.

• Powermax считается машиной уникальных свойств, способной выполнять плазменный раскрой изделий, различных по виду и форме.

• PlasmaBox – отличный станок из серии многокоординатных, имеет четыре ШД, работающих с разными мощностями.

• РВ 6000, РМ 3000, PS 2500 – агрегаты, выполняющие нарезку заготовок с разной длиной и толщиной.

Все эти высокопроизводительные станки пользуются системой ЧПУ фирмы AMN.  В некоторых моделях для применения в промышленности, плазмотрон охлаждается принудительно под воздействием жидкости, у остальных охлаждение – естественное воздушное.

Следует также сказать, что слабое место станков с программным управлением – уязвимость для воздействия электромагнитного излучения. Это делает устройства с ЧПУ требовательными к способу поджига электрической дуги. Наиболее безопасный вариант – пневмоподжиг, иногда обозначаемый в названиях моделей аппаратов как PN.

Главная особенность пневмоподжига – подвижный электрод, который в нужный момент придвигается к соплу. За счет уменьшения расстояния для возбуждения дуги не требуются высокочастотные импульсы и помехи на электронику минимизируются.

Сегодня на рынке представлено не так много аппаратов с пневмоподжигом, например, он реализован в плазморезе Triton CUT 100 PN CNC.

  Система ЧПУ плазменного резака

Замолвим слово и о труборезах

Очень популярны и труборезные станки, которые можно отнести к группе портальных.  Например, для резки труб применяют Автом-3 с плазменным резаком.

Его скорость в несколько раз превышает аналогичный показатель газового резака. Наиболее востребованы станки плазменной резки, рассчитанные на раскрой стальных труб, с толщиной стенок 38-40 мм.

Они способны резать трубу достаточно быстро, и ее отрезки будут с ровными краями.

Если нужно разрезать трубы диаметром от 100 до 315 мм из нержавейки или малоуглеродных сортов стали (при толщине до 2 мм), которые будут применяться в монтаже систем промвентиляции, наиболее эффективен труборез ТВ-30.

6 МПа.

Достижения высокой точности послужит труборез с ЧПУ Vanad Miron. Технологические операции по резке труб выполняются автоматически, обязательно наличие температуры +5 – + 40˚С и вытяжной вентиляции.

Труборезный станок способен выполнять некоторые подготовительные действия при подготовке поверхности: зачищать сварочные швы, снимать фаску и разделывать кромки. У него есть возможность резать, помимо круглых, трубы квадратного или прямоугольного сечения.

Труборезную установку переносного типа использую при выполнении работы в труднодоступном месте в случае малосерийных заказов. Например, у плазменных станков Титан ПИПР 15-5 есть однофазный инвертор, выполняющий воздушно-плазменную резку, здесь применяется контактный способ дугового зажигания.

А если сделать плазменный станок самому

На станке с ЧПУ для плазменной резки металла можно сделать много полезных вещей. В нем заинтересованы небольшие мастерские по изготовлению металлических дверей. Но стоит это оборудование (особенно импортные варианты) – недёшево, поэтому некоторые домашние мастера стремятся его собрать самому из частей труб квадратных сечений.

Важно знать, что агрегат, несложный по конструкции, сделать без знаний и умений невозможно. Особенно сложно собрать сам плазмотрон. Но составляющие части аппарата и ЧПУ для управления станком реально приобрести отдельно в специализированных онлайн-магазинах.

Хотя возможны варианты электромагнитной и фотоэлектронной систем управления, но именно плазменные станки с ЧПУ способны обеспечить наиболее точную и быструю работу.

Домашнему умельцу, заинтересованному в оборудовании, предстоит также собрать систему подачи газа, добиться высокой точности позиционирования, чтобы в полной мере пользоваться возможностями этого аппарата, предусмотренными его техническими характеристиками.

Заключение

Плазомрез с программным управлением для раскроя металла в листах и труб, работающий в бесперебойном цикле, – с очень большими возможностями. К станку у многих особое трепетное отношение.

Но все модели, которые поставляются российским потребителям, – весьма просты в эксплуатации и обслуживании.

И научиться работать на них смогут люди, имеющие спецподготовку по профилю металлообработка.

Источник: https://VseOChpu.ru/plazmennaya-rezka-metalla-s-chpu/

На чем основывается принцип работы плазменного станка для резки металла с ЧПУ

Раскрой металла производится разными способами, и плазменная резка здесь занимает далеко не последнее место. К ней прибегают, когда кроят самые разные металлы и сплавы.

Основные элементы

Друг от друга станки отличаются предназначением, устройством, способом размещения обрабатываемого листа и способом управления. Управляется станок компьютерной программой, которая автоматически контролирует необходимые параметры:

• мощность;
• угол наклона резака;
• напряжение на выходе и др.

Современное оборудование высокопроизводительно, а конструкция при этом не особо сложная. Основные элементы машин следующие:

• плазмотрон с системой подачи газа;
• рабочий стол;
• система управления высотой горелки;
• система ЧПУ.

Иногда используется один плазмотрон, иногда — несколько.

Виды станков

Конструкция. Бывает стационарной и передвижной. Отдельного упоминания заслуживает малогабаритная портативная установка с ЧПУ. Это компактное оборудование может находиться даже в очень небольших помещениях и работать с сохранением производительности и мощности.

Способ размещения проката. Тут есть два типа оборудования:

• Портальный станок, в котором заготовка располагается в специальном устройстве, предотвращающем перекос материала и скольжение и обеспечивающем точность реза. Некоторые модели таких станков оснащены устройством блокировки, прекращающим рабочий процесс в непредвиденных ситуациях.
• Консольный станок без рабочего стола. Резак направляется специальными линейными направляющими.

Еще есть шарнирные станки, предназначенные исключительно для вертикальной резки.

Способ управления. Выпускаются с числовым, фотоэлектронным и электромагнитным программным управлением. Самый качественный рез обеспечивается автоматическими портальными станками ЧПУ, хотя в работе они ограничены габаритами портала. Консольные модели тоже популярны и со специальным ПО могут выполнить сложную обработку металла, в том числе фигурную резку.

Тип обрабатываемой заготовки. На одних машинах может осуществляться исключительно резка металлопроката, на других — разрезаются трубы. Консольный станок имеет более универсальное устройство. Его конструкция позволяет обрабатывать любой материал вне зависимости от формы заготовки, в чем помогают специальные программы.

Количество одновременно обрабатываемых листов. Производительность и особенности конструкции оборудования позволяют за прогон разрезать один или несколько металлических листов.

От ручных станций станки отличаются тем, что рабочие процессы в них автоматизированы программным управлением. Благодаря ЧПУ сократилось влияние человеческого фактора, и было достигнуто новое качество реза. Компьютер, следящий за рабочим процессом, позволил увеличить функциональность и расширить область применения.

Если не брать в расчет автоматизацию процессов, принцип работы остался прежним:

• Воздух под давлением, с завихрением, подается на резак.
• При помощи электрода воздух раскаляется до 20000−30000°C.
• При разогреве воздушные массы ионизируется и в итоге становятся хорошим проводником электричества.
• Плазма расплавляет металл и под давлением выдувает его.

Программное обеспечение помогает учитывать разные факторы, которые обеспечивают качество реза:

• Плотность и толщина обрабатываемого материала. Оборудование может использоваться для раскроя металла и обработки прочих материалов: резины, пластика. С помощью отдельных программ разрезаются листы, сложенные в несколько слоев. Автоматика анализирует толщину и тип материала, регулирует скорость реза, подачу воздуха и иные факторы.
• Сложность рисунка. Раскрой производится и для фигурной резки, когда нужно получить кованые изделия и предметы декора.
• Использование нескольких резаков одновременно. Этим станки отличаются от обыкновенной ручной установки. Плазменные резаки монтируются на подвижной консоли и в итоге, производственный процесс многократно ускоряется.
• Функциональность. Качество работ не особо зависит от опытности рабочего. Выполнение работы контролируется компьютером.

Экономичность. Точный расчет подачи воздуха и степени его нагрева, системы контроля отсутствия влажности в воздухе, подаваемом на горелку, выбор оптимальной скорости — все это обеспечивает заметную экономию расходных материалов и помогает предотвратить появление брака.

Плюсы и минусы

Недостатков практически нет. К минусам можно отнести невозможность раскроя слишком толстых листов. Например, не обрабатывается высоколегированная сталь толщиной больше 10 см. Титан тоже не режется на плазменных станках.

Данный элемент — основной в станке плазменной резки с ЧПУ. Выбирая его, внимание обращают на:

• Вид плазмообразующего газа. Самыми экономичными считаются станки, на которых резка производится с применением воздуха. На таких машинах раскраиваются стальные, алюминиевые или медные заготовки. Для получения максимально качественного реза применяются кислородные плазмотроны. На предприятиях используются также горелки, которые работают на аргоне или смеси водорода и азота.
• Вид охлаждающего газа. Как правило, это воздух. Иногда охлаждение производится с помощью углекислого газа.
• Точность и скорость позиционирования.
• Скорость резки.
• Род тока. Промышленное оборудование этого типа чаще работает на постоянном токе. Но некоторые модели потребляют и переменный ток.

ТНС

Станки в сборе оснащаются в том числе ТНС. Это система контроля высоты горелки для опускания/поднятия рабочего инструмента при раскрое. Узел работает, используя напряжение дуги. Контроль за расстоянием до обрабатываемой заготовки производится с помощью датчиков.

Характеристики стола

Данный элемент состоит из нескольких секций, чьи размеры могут разниться. На производстве чаще используются столы с секциями 50×50 см. Деталь может обрабатываться на одной или нескольких частях, благодаря чему нетрудно избавиться от отходов во время резки. Под столом находится система удаления дыма и частиц металла.

Вдобавок станок оборудуется пылезащитной пневматикой. Основное ее назначение в улавливании образующейся при резке металлической пыли. В столах, длина которых больше 2,5 м, используется двухсторонняя система удаления дыма.

Система ЧПУ

Резка с ЧПУ листового металла — высококачественная. Основные характеристики системы:

• удобство интерфейса;
• диагональ монитора;
• используемое ПО.

Диагональ равна 15−19 дюймам. ПО, как правило, достаточно сложное. Программы позволяют оптимально расположить детали на столе, легко производить разные расчеты (времени на обработку, числа деталей, проч.), составлять отчеты и т. д. Одна из важных характеристик ПО — наличие грамотного русского перевода.

Можно ли изготовить станок с ЧПУ самому

Описываемое здесь оборудование стоит больших денег, из-за чего немало людей интересуется тем, можно ли его сделать своими руки. Как говорилось выше, конструкция нашего агрегата не отличается особой сложностью.

Скорее всего, не будет сложностей с изготовлением стола и прочих элементов. Но вот сборка плазмотрона — дело непростое. Не располагая определенными знаниями и навыками, изготовить этот элемент невозможно. Его рекомендуется приобретать отдельно.

В этом случае нужно собрать систему подачи газа. ЧПУ есть в свободной продаже.

Требования к безопасности и эксплуатации

Хоть плазменные металлорежущие станки — оборудование относительно безопасное, к нему, тем не менее, предъявляется ряд требований ГОСТ 12 .3.039−85 и иных нормативных документов. Оговариваются условия, связанные с обслуживающим персоналом и монтажом.

Среди основных положений выделим следующие:

• Обязательно использование СИЗ оператором. Портальные установки при работе производят низкочастотный шум на уровне ультразвука, излучают определенное электромагнитное и инфракрасное излучение, производят продукты окиси азота и прочие вредные испарения. В процессе работы нужно пользоваться защитными очками, наушниками или берушами и т. д. У оператора должно быть специальное эргономичное кресло.
• Помещение, где будет установлен станок, должно быть хорошо проветриваемым и достаточно освещенным. Обязательны принудительные системы вентиляции.
• Качество расходных материалов — портативные и портальные передвижные станки плазменного раскроя должны иметь узел предварительной подготовки используемых материалов. С использованием компрессорной установки дополнительно производится монтаж осушителя воздуха, если такового не предусматривает конструкция.
• Системы автоматического прекращения работы. При работе на плазменном станке есть риск возникновения аварийных ситуаций. Автоматическое отключение обеспечивается системами контроля, а происходит это с нарушением норм эксплуатации.
• В помещении, где стоит станок, должны иметься средства пожаротушения и пожарная сигнализация. Оператору вменяется в обязанность прохождение инструктажа о положенных в случае возгорания действиях.

Оператор проходит инструктаж по безопасной эксплуатации и должен получить допуски к работе с данным оборудованием.

Помещение, где предполагается работать на станке с ЧПУ, проверяется пожарным инспектором. Периодически требуется повторная аттестация соответствия требованиям безопасной эксплуатации оборудования.

Возможности станков напрямую зависят от технических характеристик. Приобретая оборудование, первым делом узнайте насчет точности позиционирования и резки, типе стола и другие важных моментах. Важны и характеристики плазмотрона, но так как в большинстве станков данный рабочий инструмент может заменяться, его параметры не являются определяющими.

Источник: https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/rabota-na-stanke-plazmennoy-rezki.html

принцип работы плазменной резки

Главная страница » Технология плазменной резки » Плазменная резка. Принцип работы

Принцип плазменной резки основан на свойстве воздуха в состоянии ионизации становиться проводником электрического тока.

Плазморез создаёт в плазмотроне плазму (ионизированный воздух, разогретый до высокой температуры) и сварочную дугу, которые осуществляют раскрой материала.

Устройство плазмореза

Плазморез состоит из нескольких блоков:

Устройство плазмореза. Плазменная резка осуществляется плазморезом, который состоит из нескольких блоков

Источник электропитания

Источником электропитания может быть:

• трансформатор. Достоинством его является то, что он практически не чувствителен к перепадам напряжения электросети и позволяет резать заготовки большой толщины, а недостатком – значительный вес и низкий КПД;
• инвертор. Единственным его недостатком является то, что он не позволяет резать заготовки большой толщины. Достоинств много:
  • при питании от него стабильно горит дуга;
  • КПД на 30 % выше, чем у трансформатора;
  • дешевле, экономичнее и легче трансформатора;
  • его удобно использовать в труднодоступных местах.

Подробнее смотрите в статье про источники питания.

Плазмотрон

Плазмотрон – это плазменный резак, с помощью которого разрезается заготовка. Он является основным узлом плазмореза.

Конструкция и схема подключения плазмотрона

Конструкция плазмотрона состоит из следующих составляющих:

• электрод;
• сопло;
• охладитель;
• колпачок.

Узнайте больше об устройстве резака здесь.

Компрессор

Компрессор в плазморезе требуется для подачи воздуха. Он должен обеспечивать тангенциальную (или вихревую) подачу сжатого воздуха, которая обеспечит расположение катодного пятна плазменной дуги строго по центру электрода. Если этого не будет обеспечено, то возможны неприятные последствия:

• плазменная дуга будет гореть нестабильно;
• могут образоваться одновременно две дуги;
• плазмотрон может выйти из строя.

Про компрессоры смотрите больше информации на этой странице.

Принцип работы

Результат работы плазмотрона

Принцип действия плазмотрона заключается в следующем. Создаётся поток высокотемпературного ионизированного воздуха, электропроводность которого равна электропроводности разрезаемой заготовки (т.е. воздух перестаёт быть изолятором и становится проводником электрического тока).

Образуется электрическая дуга, которая локально разогревает обрабатываемую заготовку: металл плавится и появляется рез. Температура плазмы в этот момент достигает 25000 – 30000 °С. Появляющиеся на поверхности разрезаемой заготовки частички расплавленного металла будут сдуваться с нее потоком воздуха из сопла.

Технология

Технология плазменной резки металла вкратце может быть описана следующим образом. Плазменной обработке поддаются все виды металлов толщиой до 220 мм.

Эффект появляется после воспламенения плазмообразующего газа при образовании искры в контуре электрической дуги (между наконечником форсунки и неплавящимся электродом. От искры загорается поток газа, здесь же он ионизируется, превращаясь в управляемую плазму (с крайне высокой, 800 и даже 1500 м/с скоростью выхода).

В выходном отверстии, от сужения, происходит ускорение потока плазмообразующего носителя. Высокоскоростная плазменная струя позволяет получить температуру на выходе около 20 0000с. Узконаправленная струя в тысячи градусов буквально проплавляет материал в точечной области воздействия, нагрев вокруг места обработки незначительный.

Плазменно-дуговой способ используется с замыканием обрабатываемой поверхности в проводящий контур. Другой вид резки (плазменной струей) — работает при наличии стороннего (косвенного) образования высокотемпературного компонента в рабочей схеме плазмотрона. Нарезаемый металл не включен в проводящий контур

Резка плазменной струей

Раскрой заготовок плазменной струей применяется для обработки материалов, не проводящих электрический ток. При резке этим методом дуга горит между формирующим наконечником плазмотрона и электродом, а сам разрезаемый объект в электрической цепи не участвует. Для разрезания заготовки используется струя плазмы.

Плазменно-дуговая резка

Плазменно-дуговой резке подвергаются токопроводящие материалы. При выполнении резки этим методом дуга горит между разрезаемой заготовкой и электродом, её столб совмещен со струей плазмы. Последняя образуется за счет поступления газа, его нагрева и ионизации.

Газ, продуваемый через сопло, обжимает дугу, придает ей проникающие свойства и обеспечивает интенсивное плазмообразование. Высокая температура газа создает высочайшую скорость истечения и увеличивает активное воздействие плазмы на плавящийся металл. Газ выдувает из зоны реза капли металла.

Для активизации процесса используется дуга постоянного тока прямой полярности.

Плазменно-дуговая резка применяется при:

• производстве деталей с прямолинейными и фигурными контурами;
• вырезании отверстий или проемов в металле;
• изготовлении заготовок для сварки, штамповки и механической обработки;
• обработке кромок поковок;
• резке труб, полос, прутков и профилей;
• обработке литья.

Виды плазменной резки

В зависимости от среды, существуют три вида плазменной резки:

• простой. Этот метод подразумевает использование только воздуха (или азота) и электрического тока;
• с защитным газом. Применяются два вида газа: плазмообразующий и защитный, который сохраняет зону реза от влияний окружающей среды. В результате повышается качество реза;
• с водой. В этом случае вода выполняет функцию, аналогичную защитному газу. Кроме того, она охлаждает компоненты плазмотрона и поглощает вредные выделения.

Основанная на указанных принципах плазменная резка обеспечивает не только высокопроизводительное производство, но и совершенно пожаробезопасное: применяемые в технологии материалы не огнеопасны.

Видео

• Посмотрите ролики, где наглядно объясняется, как происходит плазменная резка:

Принцип работы воздушно-плазменной резки металла

Воздушно-плазменная резка: на чем основан принцип осуществления. Плазма, производящая резку, является разогретым газом с высоким значением электропроводности. Его еще называют ионизованным. Генерируется плазма специальным дуговым элементом. Принято называть этот способ резки плазменным.

Обычная дуга сжимается плазмотроном. Ионизованный газ вдувается в нее, с помощью чего она может генерировать горячий воздух. Она способна производить обработку, при помощи повышенной температуры.Металл разрезается, плавясь при этом.

Осуществление обработки металла происходит благодаря, как плазменной дуге, так и струе. В первом варианте на металлическое изделие оказывается прямое воздействие, во втором — косвенное.

Наиболее распространенным и действенным является метод резки с помощью действия напрямую. Для материала, который не обладает электропроводностью (как правило это неметаллические изделия) применяют способ непрямого влияния.

При любом из вариантов разрезаемый материал не теряет агрегатного состояния и его конструкция слабо подвергается деформации.

Принцип работы плазменного резака

Плазмотрон – это техническое устройство, которое образует электрический разряд между электродом (катодом) и поверхностью обрабатываемого изделия (анодом), это происходит в потоке газа который образует плазму.

Принцип работы устройства: для охлаждения применяется вода или газ, для получения плазмы используется плазмообразующий газ.

Поток входящего в камеру газа подвергается нагреванию до высоких температур после чего ионизируется, тем самым приобретает свойства плазмы. Плазмообразующий газ и охлаждающий подаются в различные каналы плазматрона.

Основная (рабочая дуга) образуется при касании второстепенного разряда обрабатываемой поверхности, которая в данном случае выполняет роль анода (плюс).

Стабилизация разряда может осуществляться магнитным полем, водой либо газом, зачастую стабилизирующий газ является и плазмообразующим.

После этого можно проводить резку материала, нанесение покрытий, сварку, наплавку или даже добычу полезных ископаемых, путём разрушения горных пород.

Условно конструкцию плазмотрона можно представить как несколько основных элементов:

1. изолятор;
2. электрод;
3. сопло;
4. механизм для подвода плазмообразующего газа;
5. дуговая камера.

Конструкция и принцип работы плазмотрона с совмещенным соплом и каналом

Особенностью плазмотрона, использующего воздушно-плазменную резку является совмещение канала и сопла. Воздух проходит через канал сопла наружу.

Принцип работы схож, при подаче электропитания промеж катодом и соплом образуется вспомогательный разряд. Воздух закрученный по спирали, стабилизирует и сжимает столб рабочего разряда.

Он же предотвращает соприкосновение электрической дуги стенок соплового канала.

Типы плазмотронов

Плазмотроны можно условно разделить на три глобальных типа

1. электродуговые;
2. высокочастотные;
3. комбинированные.

Устройства работающие на основе электрической дуги оснащены одним катодом, который подключен к источнику питания постоянного тока. Для охлаждения применяют воду, которая находится в охладительных каналах.

Можно выделить следующие виды электродуговых аппаратов

• с прямой дугой;
• косвенной дугой (плазмотроны косвенного действия);
• с использованием электролитического электрода;
• вращающимися электродами;
• вращающейся дугой.

Автомат: принцип работы

Станок плазменной автоматической резки имеет:

1. пульт управления,
2. плазмотрон
3. рабочий стол для заготовок.

Автомат для резки (Китай)

Источник фото: ru.made-in-china.com

На пульте управления происходит корректировка предварительно установленных программ, если резка отклоняется от установленных параметров. Для оперативного исправления в процессе работы и выбора оптимальных режимов резания.

Через установленный на рабочем столе лист, пропускается электрический ток. Между поверхностью листа и плазмотроном пробегает первичная электродуга. В которой сжатый воздух, разогревается до состояния плазмы. Первичная дуга скрывается в раскаленной ионизированной струе, которая и режет металла.

Резка начинается с середины или с края. Чем чаще происходит прерывание дуги и зажигание новой искры, тем меньше становится ресурс сопла и катода.

Грамотный оператор автоматической резки выбирает режимы резания по таблице и отталкиваясь от конкретных условий (толщина металла, диаметр сопла). Благодаря чему можно добиться значительного сокращения расходов.

По окончанию операции, автомат самостоятельно оповестит оператора, выключит и отведет плазмотрон от материала.

Какие газы используются, их особенности

Плазменная резка металла представляет собой процесс проплавления и удаления расплава за счет теплоты, получаемой от плазменной дуги. Скорость и качество резки определяются плазмообразующей средой.

Также, плазмообразующая среда влияет на глубину газонасыщенного слоя и характер физико-химических процессов на кромках среза.

При обработке алюминия, меди и сплавов, изготовленных на их основе, используются следующие плазмообразующие газы:

• Сжатый воздух;
• Кислород;
• Азотно-кислородная смесь;
• Азот;
• Аргоно-водородная смесь.

ВАЖНО! Для некоторых марок металла недопустимо применение определенных плазмообразующих смесей (к примеру, для резки титана нельзя использовать смеси, содержащие в составе азот или водород).

Все газы, используемые при выполнении плазменной обработки, условно делятся на защитные и плазмообразующие.

В целях бытового назначения (толщина до 50 мм, сила тока дуги – менее 200 А) применяется сжатый воздух, который может использоваться как защитный, так и плазмообразующий газ, а в более сложных условиях промышленного назначения применяются другие газовые смеси, которые содержат кислород, азот, аргон, гелий или водород.

Достоинства и недостатки плазменной резки

Обработка металлов аппаратами или станками плазменной резки дает в работе целый ряд преимуществ.

1. По сравнению с кислородной горелкой, плазморез обладает более высокой мощностью, и соответственно, производительностью, и по данному параметру уступает только лазерным установкам промышленного масштаба.
2. Плазменная резка выгодна с экономической точки зрения при толщине металла до 60 мм. Для резки материалов с толщиной более 60 мм рекомендуется использовать кислородную резку.
3. Современные плазморезы отличаются высокоточной и качественной обработкой металлов. Срез получается «чистый», с минимальной шириной, благодаря чему, практически не требует дополнительной шлифовки.
4. Также, плазменно-дуговая обработка характеризуется универсальностью применения, безопасностью и низким уровнем загрязнения окружающей среды.

Из недостатков можно отметить скромную толщину среза (до 100 мм), а также невозможность одновременной работы двух плазморезов и соблюдение жестких требований к отклонениям от перпендикулярности среза.

Возможности плазменной резки

Сфера применения плазменной резки очень разнообразна, благодаря своей универсальности и диапазону обрабатываемых металлов и металлических сплавов. Автоматизированная и ручная плазменная резка материалов широко применяется на предприятиях и во многих отраслях промышленности для выполнения обработки:

Характеристики плазморезов позволяют выполнять обработку нержавеющей стали, что недоступно кислородным горелкам. Плазморезы практически незаменимы для обработки тонкой листовой стали.

Технология плазменно-дуговой резки особенно ценится за выполнение чистого среза без «наплывов», что положительно влияет на скорость и точность выполнения работ, а также на производственные возможности предприятий.

Полезная информация по теме

Источник: https://plazmen.ru/rezka-princip-raboty/

Станки с плазменной резкой: строение и принцип работы — Плазмакрой

Рост темпов строительства, увеличение производственных мощностей, усложнение технологических процессов диктуют свои требования в области металлообработки. Отчасти этим и обусловлена востребованность производительного и экономного оборудования для резки металлов.

Существенную долю рынка занимают станки с плазменной резкой, работающие в комплексе с компьютеризованным ЧПУ. У многих аналогов они выигрывают благодаря возможности обрабатывать металлы до 100 мм толщиной (иногда до 150), а также высокой скорости и превосходной точности.

На рынке профессионального оборудования представлены как станки плазменной резки российского производства, так и зарубежные модели. Имеются варианты для резки в автоматическом или ручном режиме, включая переносные устройства. Но лучшим образом себя показывает портальный станок плазменной резки – стационарная установка с реечным приводом и ЧПУ.

Итак, как работает специализированное оборудование для плазменной резки и на чём основана эта уникальная технология?

Строение и принцип работы

Станок плазменной резки в стандартном исполнении включает:

• сам резак, т.н. плазмотрон;
• воздушный компрессор, отвечающий за поставку воздуха под определённым давлением;
• источник питания, преобразующий 1- и 3-фазный ток в постоянный.

Главный компонент станка для плазменной резки – это плазмотрон. Именно он отвечает за качественные характеристики реза. Плазмотрон состоит из:

• сопла, где образуется режущая струя;
• электрода;
• охладителя.

Помимо этого, имеется расширенная система различных кабелей и трубок. Всё это предназначено для соединения головных компонентов: компрессора, резака, источника питания. Особое внимание уделяется каналу, по которому подаётся воздух с заданным давлением от компрессора до плазмотрона.

Портальный станок плазменной резки выделяется наличием рабочего стола определённых размеров, реечного привода, обеспечивающего безлюфтовое движение. Такие станки подразделяются по типам движения портала. Это может быть:

• монопривод;
• двухприводная система;
• сервопривод;
• и даже шаговые двигатели.

Дополнительный функционал предусматривает возможности косого реза и одновременной резки несколькими плазмотронами. Портальные станки считаются наиболее производительными и отличаются наилучшим качеством реза, в результате чего в короткое время окупают свою немалую цену.

Портативное, более мобильное, оборудование для плазменной резки состоит из продольной рамы. На ней имеются рейки, где передвигается каретка. К самой каретке прикреплены плазмотрон и блок ЧПУ.

Кстати, портативные станки эффективно справляются не только с металлом, но и с композитами, деревом, полимерами.

Источники плазменной резки

Характеристики источника питания зависят от производительности и мощности оборудования. Его предназначение заключается в подаче тока определённой силы. Роль источника могут выполнять:

• трансформатор, дающий возможность более эффективно работать с трубами или металлом увеличенной толщины;
• инвертор, более подходящий для небольших цехов. Основное преимущество – это экономное энергопотребление.

Трансформаторный источник питания считается более надёжным благодаря малой восприимчивости к перепадам напряжения в сети. Широко применяется вместе со станками плазменной резки, автоматическими линиями с ЧПУ.

Отличается долгим сроком службы без потери качественных характеристик. Основными недостатками являются высокое энергопотребление, большие вес и габариты, что обуславливает низкий КПД.

Широко востребован благодаря возможности получения выходного тока до 180 ампер, что позволяет уверенно работать в самых сложных условиях.

Инвертор отличается гораздо меньшими габаритами и весом, позволяет значительно экономить электроэнергию. Однако максимально возможный ток в 70 ампер ограничивает сферу использования. К тому же, инвертор плохо переносит колебания напряжения. Ремонт достаточно сложен и обычно осуществляется в сервисных центрах.

Какой именно выбрать источник плазменной резки, каждый решает сам исходя из конкретных задач и требований. Источник питания может идти в комплекте со станком, но можно подобрать его и отдельно с условием, чтобы он подходил по параметрам.

Эксплуатационные преимущества аппарата

Почему ведущие крупномасшатбные предприятия и профессиональные мастера приобретают именно станки плазменной резки металла с ЧПУ и отказываются от лазерной, гидроабразивной и традиционной газокислородной технологий? Всё это благодаря уникальным эксплуатационным преимуществам:

• плазма на станке позволяет резать металл идеально ровно и точно, при этом на месте среза не остаются наплыв, грат и другие дефекты. Кромка после плазменной резки не нуждается в дополнительной обработке;
• зона реза не нагревается сильно, термическое воздействие совсем небольшое, благодаря чему исключается деформация даже очень тонкого металла;
• безопасность при работе и минимальный уровень загрязнения окружающей среды;
• возможность работы практически с любыми металлами (чугун, алюминий, нержавейка, титан и т. д.). При смене материала для резки нужно всего лишь выставить нужную мощность и давление воздуха, нет необходимости менять плазмотрон;
• производительность плазменных агрегатов выше в разы, чем, например, у газокислородных;
• невосприимчивость к поверхности металла (она может быть загрязнена, с элементами ржавчины или даже покрашена);
• расширенные возможности для нормирования технологических процессов.

Экономическая составляющая зависит от ряда факторов, среди которых толщина и вид металла. Покупка станка оправдана при постоянной работе:

• с алюминием, включая сплавы на его основе (до 12 см);
• меди (до 8 см);
• легированных и углеродосодержащих сталей (до 15 см);
• чугуна (до 9 см).

В плане этих задач плазма лидирует даже в сравнении с лазерными станками. Хотя стоит заметить, что с тонкими металлами и сложными фигурными вырезами лазер справляется лучше.

А для особо толстых (до 500 мм) больше подходит кислородная технология.

Зато лазер режет медленней и плохо справляется с алюминием и нержавейкой, а, например, водно-абразивные приборы стоят дорого и не могут работать с ржавеющими металлами.

У всех есть свои преимущества и недостатки. И мало какой производственный объект будет оснащать цеха станками нескольких типов. Т.е. плазменное оборудование – наиболее оптимальное и универсальное решение.

Для решивших купить станок плазменной резки металла с ЧПУ цена – не главный критерий. А она, кстати, очень даже немаленькая, особенно для портальных установок (но обычно ниже лазерных).

Всё же решающим фактором для многих является производительность и качество реза, от которых напрямую и зависит окупаемость оборудования.

Соответственно, учитывая качественные характеристики, продуктивность и экономность, цену также можно отнести к преимуществам.

Особенности процесса резки

Станок с плазменной резкой ЧПУ раскраивает металл посредством ионизированного газа, который условно можно поделить на две категории:

• активный (т. е. кислород), идеальный для чёрных металлов.
• неактивный – водород, азот и даже водяной пар. Наиболее результативен при раскрое цветмета и многих сплавов (высоко- и низкоуглеродных, конструкционных, высоколегированных, нержавеющих).

В более технологически сложных комплексах используются газовые смеси, где с кислородом сочетаются водород, аргон, гелий. Благодаря этому исключается азотирование и окисление в районе реза, тем самым обеспечивается более высокое качество.

Плазмообразующая среда – главная характеристика всех станков для резки. Регулируется она пропорцией используемых газов и настройками плазмотрона.

Изменение плазмообразующей среды позволяет менять температуру теплового потока, его скорость, плотность. Делается это с учётом обрабатываемого материала, химсостава, вязкости, физических свойств.

Станки плазменной резки листового металла с ЧПУ функционируют в нескольких режимах:

• Простой (используется ток, воздух и азот), не позволяет получить большую длину дуги, что ограничивает работу с металлами более 10 мм толщиной.
• Резка с использованием защитного, плазмообразующего газа или даже воды. Такие способы защищают место среза от воздействия окружающей среды.

Резка может осуществляться дугой или струёй:

Первый метод подразумевает, что разрезаемый материал выступает проводником, становится участником электроцепи. Т.е. дуга формируется между электродом и режущимся металлом. Выходящая из плазмотрона струя газа совмещается с дугой. Метод называется плазменно-дуговым и считается наиболее эффективным.

При работе струёй дуга формируется между электродом и соплом, соответственно, металл не является частью цепи. Из плазмотрона вырывается струя плазмы, которая и производит резку. Способ больше подходит для материалов, которые не способны быть проводниками.

Принцип действия установки

Действие станков основывается на уникальных свойствах ионизированного газа (т.е. плазмы), подающегося под большим давлением. Поэтапно процесс можно описать так:

1. в плазматроне поджигается электродуга. Дуга образуется между электродом и самим металлом (в других ситуациях – внутри плазмотрона, между электродом и соплом);
2. поджиг дуги осуществляется разными способами: с помощью импульса, замыкания или форсунки. В случае с форсункой необходимо её эффективное охлаждение;
3. к соплу от компрессора подаётся газ (или воздух) с давлением от 3,5 до 10 атмосфер;
4. электрическая дуга превращает этот газ в струю плазмы.

Сопло имеет конструкцию, сужающуюся в нижней части. Это позволяет более эффективно сжимать нагретый до невероятной температуры воздух. Он выходит из сопла с бешеной скоростью. После этого он соприкасается с поверхностью металла, разогревая место контакта. Место реза начинает плавиться, образуются мельчайшие капельки металла, которые в процессе сдуваются воздушной струёй.

В результате такого процесса плазма разогревается до 5–30 тысяч градусов по цельсию. Это позволяет работать с любыми металлами, включая тугоплавкие сплавы.

Применение установок

Плазменные станки с ЧПУ выбираются для отраслей, где требуются близкие к идеальным точность и ровность реза. Это машино-, судо-, приборостроительные сферы, металлопрокатные заводы и т. д. Но монтаж оборудования для плазменной резки не ограничивается производственными и промышленными предприятиями. Станки нередко выбирают для комплектования частных мастерских, включая кузнечные цеха.

Итак, какими возможностями обладают плазменные станки:

• Резка листового материала. Это основная область, для которой достаточно небольшого компактного устройства. Плазме поддаётся большое количество разнообразных металлов. Толщина поддающихся материалов пропорциональна их теплопроводимым свойствам. Т.е. чем они выше, тем меньше должна быть толщина металла.
• Резка трудноподдающихся обработке металлов. Плазма одна из немногих без проблем справляется с чугуном, а также достаточно капризной нержавеющей сталью. При этом место реза получается чистым, без грота и оплавлений, что особенно ценно при производстве высококачественных изделий.
• Резка труб. При работе с трубопрокатом большого диаметра сложно обойтись только автогенным аппаратом. Тут и приходят на помощь плазменные труборезы, которые могут оснащаться дополнительными приводами для автоматизации процесса. К тому же, плазма гораздо чище и ровнее способна разрезать трубу, чем тот же автоген.
• Художественная фигурная резка. Станок позволяет вырезать оригинальные узоры сложной геометрической формы из листового металла. Изделия находят применение в строительстве, приборостроении, а также в качестве декоративных компонентов для украшения фасадов, заборов, беседок. Посредством фигурной резки можно воплотить любые дизайнерские задумки.
• Резка других материалов. Помимо прочего, станок плазменной резки купить можно и в целях обработки бетона, камня и других прочных материалов с плотной структурой (толщиной до 100 мм). Однако для этих целей необходимы специальные станки или модернизация существующего оборудования.
• Резка отверстий. С данной задачей прекрасно справляются практически все станки плазменной резки.

Технология начала активно внедряться во все промышленные сферы не так давно, но уже приобрела массу почитателей среди профессиональных мастеров, специалистов разного уровня. Они оценили универсальность плазменного метода резки, его высокое качество, а главное – экономическую эффективность.

Сегодня у многих на слуху мировые гиганты Hypertherm, Kjellberg, а также российские бренды. Один из ведущих отечественных разработчиков – это ПЛАЗМАКРОЙ, выпускающий высококачественное инновационное оборудование по доступным ценам.

Количество производителей плазменного оборудования неуклонно растёт, что обусловлено всё возрастающим спросом.

Уже сейчас можно говорить о будущем плазмы, которая, возможно, вскоре вытеснит с рынка многие аналоги и станет общедоступным инструментом для металлообработки.

Заказать плазменный станок

Источник: https://www.plazmakroy.ru/blog/stanok_stroenie_printsipy_raboty