У рамках виробництва ми часто відчуваємо необхідність швидкого різання заготовок або деталей. Для цього на допомогу приходить апарат, який дозволяє дуже швидко з цим впоратися. І далеко не завжди різання обмежується тільки металом. Щодо використання плазми, сьогодні вона також поширена, як і лазер.
Загальна інформація
Повітряно-плазмове різання полягає в різанні металу з використанням іонізованого газу високої температури який проводить електричний струм. Під впливом теплоти поверхня металу починає розплавлятися. Газовий струмінь видує розплавлений метал. У разі забрудненої поверхні чи наявності на ній дерева чи пластмаси, вони згоряють та випаровуються під впливом плазмової дуги.
Як плазмогенеруючий елемент виступає повітря. Також можуть використовуватися азот і водень, їх суміші. Найбільший коефіцієнт корисної дії в цьому випадку у водні становить 80%. Для збільшення швидкості різання як газової суміші можуть застосовувати аргоново-аміачну суміш. Але слід враховувати, що в цьому випадку зріз може бути досить шорстким.
Для генерування плазми через газ пропускають високочастотний струм. Завдяки цьому температура зростає до 8000 °С. Для забезпечення необхідної швидкості виходу плазми газ подається під високим тиском. Сопло різака має звуження, рахунок чого швидкість плазми досягає 800 м/с. І вже на виході плазма досягає температури близько 30 000 °С.
“Для здійснення процесу різання використовують кілька способів. Той чи інший спосіб застосовується до різних матеріалів:”
- з використанням струменя плазми – дозволяє здійснювати різання різних не металевих виробів. Серед них можуть бути вироби із каменю, цементу, глини, бетону. Також у такий спосіб можуть різати пластик та дерево.
- з використанням дуги – використовують для різання виробів із металу. Це може бути не тільки лист, а й різні труби.
Слід врахувати, що метали також можуть різатися плазмовим струменем, однак у більшості випадків ця технологія застосовується для вирізання різних отворів у металі. Це можуть бути як якісь отвори, так і отвори.
Матеріали, що ріжуть плазмою
Якщо розглядати метали, то це будь-які практичні вироби різної форми з товщиною різання як менше 2 мм, так і до 200 мм. Слід зазначити, що для різання не відіграє роль струмопровідність металу.
Використовуючи плазму, ріжуть як чорні метали та їх сплави, так і кольорові метали. При різанні чорних металів застосовують такі гази, як повітря чи кисень (активний газ). Якщо ж робота має бути з кольоровим металом, то використовують водень та її суміші з аргоном чи азотом (неактивні гази).
Найпоширенішими металами, які використовують у різанні є нержавіюча сталь, чавун, а також бронза та алюміній. Також за допомогою плазми ріжуть тугоплавкі метали, наприклад, титан. Окремо можна згадати про досить поширений вид різання у вигляді фігурного різання по металу.
Устройство плазмотрона
Насамперед слід розуміти всю конструкцію апарату для плазмового різання. Він складається з інвертора, який виконує роль джерела струму та його перетворювача зі змінного на постійний. Наступний пристрій дозволяє генерувати іскру. І сам плазмотрон, який виготовляє плазму.
Що стосується конструкції плазмотрона, пристрій складається з електрода/катода, що має вставку з гафнію або цирконію, механізму закручування плазмоутворюючого газу і ізольованого від катода сопла.
Для підпалу дуги генерується іскровий заряд великої потужності між електродом та соплом. Замикання дуги відбувається під час зіткнення з поверхнею металу, що передбачається до обробки. Слід зазначити, що замиканні дуги не утворює контакту з соплом.
Пристрій, що створює завихрення, закручує потік повітря, що охоплює дугу, тим самим наводячи її в стабільний упорядкований вигляд.
Оскільки пристрій працює з дуже високою температурою, йому потрібне охолодження. Хоча деякі пристрої мають повітряне охолодження, часто його недостатньо. Тому використовують рідинну з різними антифризами або водою.
Ручний плазмовий різак
“Даний пристрій дозволяє здійснити порізку металу у звичайних побутових умовах або в масштабах невеликої виробничої ділянки. За допомогою нього можливо проводити роботи з товщиною металу близько 30 мм. Плазма в такому пристрої генерується звичайним повітрям. Продуктивність апарату становить до 90А.”
Розміри та вага пристрою невеликі, що дозволяє виконувати роботи навіть на вазі. Для порізки сопло проводять над металом із видаленням над поверхнею до 40 мм. Так як обробка відбувається вручну, не завжди вдається утримати різак так, щоб нарізати метал рівно. У разі необхідності відрізу рівною лінією вдаються до використання різного роду упорів, які кріпляться до сопла. Так забезпечується якість відрізу.
Механізований плазмовий різак
Якщо різання стає на виробничий потік, ручним пристроєм вже не відбудешся. Також при необхідності різання товстішого металу, необхідні потужніші апарати. І плазмогенеруючими газами вже виступають воднево-азотні або аргонові суміші.
“Також може застосовуватися очищене повітря або кисень. Все це призводить до необхідності використання механізованого пристрою. Тут ви вже отримуєте більш точно і якісно виконувати порізку металу з товщиною близько 150 мм. Продуктивність такого апарату досягає 1000А.”
Тут уже немає жодного ручного керування різаком. Все автоматизовано та ведення різака програмує комп’ютер. Для цього достатньо задати необхідні параметри типу металу, його товщини та ін.
Природний такий пристрій не виконати компактним. А для механізованого різання також потрібен спеціальний розкрійний стіл. Нерідко є додаткове обладнання у вигляді ванни для охолодження та ін.
Типи пристроїв плазмового різання
Поряд із звичайними апаратами для зварювання плазмові також відрізняються від типу подачі струму:
- Пристрої з номінальною силою струму в межах до 100А. Вони складаються з інвертора, виконані у невеликих розмірах. Можуть впоратися з обробкою металу завтовшки до 30 мм.
- Найбільш продуктивні апарати з урахуванням трансформатора. Застосовуються для різання металу товщиною до 80 мм. Мають перевагу у вигляді можливості тривалої та безперервної роботи. Також несприйнятливі до перепадів напруги.
Виходячи з того, що плазмовий різак виконують на базі інвертора, можна допустити його виготовлення в домашніх умовах. Додатково до інвертора від звичайного зварювального апарату включають у схему пристрій безконтактного збудження дуги і забезпечення стабільності її горіння. Воно має назву осцилятор. Також необхідний комплект шлангів із плазмотроном.
Плюси та мінуси застосування плазмового різання
Певними перевагами різання в такий спосіб є:
- Чистота виконання. На відміну від інших методів різання, тут немає пилу, великої кількості окалин, стружки та інших залишків металу.
- Продуктивність різання, зокрема металів великої товщини.
- Немає обмеження за місцем проведення роботи. Її можна виконувати прямо на будівельному майданчику.
- Можливість порізки без попереднього очищення та підготовки поверхні металу. Фарба, що залишилася, або сліди корозії не стануть перешкодою для оброблення плазмою.
- Безпека. При виконанні різання плазмою не відбуваються токсичні викиди. Також при повітряно-плазмовому різанні виключається вибухонебезпечність.
Деякі недоліки або особливості, що виникають у процесі різання:
- є обмеження щодо різання металевих виробів з товщиною понад 20 мм.
- після виконання оброблення кромки мають конічний вигляд. Можливо необхідна додаткова обробка.
- оскільки різання виконується при великих температурах, необхідно регулювати параметри механізованого різання для виключення загартування ділянок.
Деякі поради щодо вибору обладнання
До моменту придбання ви повинні визначитися з вимогами, які повинен забезпечити апарат, а також можливості використання такого потужного приладу в рамках вашої виробничої ділянки або будинку, гаража.
Для забезпечення належної швидкості різання ви повинні приділити увагу вибору сопла. Необхідно визначитися з протяжністю такого сопла та його діаметром.
Існують обмеження щодо використання обладнання в негативних температурах. При виконанні великого обсягу роботи або виготовлення однакових деталей добре було б доглянути спеціальний розмічальний стіл.