Темпы развития мировой индустрии влекут за собой существенные изменения в требованиях к точности обрабатываемых заготовок и срокам проводимых операций. Раскрой металла занимает особое место в технологическом процессе, так как от него зависит качество отдельных деталей и сварочных конструкций. Для достижения заданных характеристик часто используют плазменную резку, которая отличается высокой производительностью, скоростью процесса обработки и безопасностью.

Принцип действия

В основе метода лежит использование плазмы — ионизированного газа, который содержит заряженные частицы и проводит ток. Струю, являющуюся режущим инструментом, получают посредством дугового разряда в плазматроне. Весь процесс резки сводится к расплавлению и последующему выдуванию материала.

Сначала между электродом и соплом зажигается дежурная (вспомогательная) дуга длиной 2–4 см. В зависимости от источника ее ток составляет 25 или 40–60 А. При соприкосновении дежурной дуги и металла появляется рабочая дуга, которая также называется режущей. Благодаря сужающемуся соплу с отверстием минимального диаметра увеличивается скорость плазмы, а температура достигает 20 000 °С. Под действием режущей дуги металл теряет свои когезионные качества, и его частицы удаляются из рабочей зоны при помощи струи воздуха, находящегося под высоким давлением.

Состав газа

Для обычной системы с вольфрамовым электродом образование плазмы происходит с помощью аргона или азота. Если используются окисляющие газы, то в состав электрода должны входить медь и гафний. Размер отверстия сопла и подача плазменного газа должны коррелировать между собой. Несоответствие может вызвать эффект «двойной дуги», способствующий расплавлению сопла.

Качество обработки

В отличие от кислородно-топливного способа, плазменная резка не окисляет металл. Процесс протекает за счет тепла, выделяемого от эндотермической реакции. Поэтому данный метод допустим для тугоплавких оксидов, цветных металлов, алюминия, нержавеющей стали. Из-за того, что принцип работы основан на плавлении, верхняя кромка в результате получается закругленной или скошенной на срезе.

Виды плазменной резки

Существует два способа:

Ручной — резаком управляет человек.
Автоматический — координаты движения задаются на станке с ЧПУ.

В первом случае плазморез всегда находится в руках оператора, поэтому для удобства и повышения качества раскроя рекомендуется использовать дополнительные приспособления. Чтобы достичь высоких показателей процесса, необходимо безошибочно подбирать ток, скорость перемещения плазмореза и расстояние между соплом и металлом. Работать следует в специальном костюме, плотной обуви, маске или темных очках. Это позволит избежать травм и повысит безопасность работы. Особенности ручного метода:

высокая скорость обработки;
отсутствие тепловых дефектов;
минимальное количество окалины на кромке;
возможность обработки труднодоступных участков.

Во время плазменной резки на станке с ЧПУ оператор только наблюдает за процессом, а механизм сам ведет резак по заданным координатам чертежей. Также он поддерживает рабочую скорость и с помощью специального приспособления контролирует расстояние до обрабатываемого материала. В результате кромки среза получаются ровными и не требуют дополнительной механической обработки. Станки с ЧПУ используются для раскроя заготовок сложной конфигурации из-за производительности и высокой точности. Особенности:

минимальное влияние человеческого фактора;
высококлассная обработка деталей для сложного оборудования и художественной деятельности;
высокая безопасность для оператора;
бесперебойная работа без дополнительного вмешательства.

Устройство и принцип работы плазменного станка с ЧПУ

Оборудование для плазменной резки с числовым программным управлением состоит из следующих комплектующих:

Координатный стол. На него часто монтируются прокатные ролики, для вращения которых используется электропривод. Такая конструкция широко распространена на конвейерных линиях. Геометрические и технологические параметры несущей рамы, на которую устанавливается координатный стол, зависят от размеров обрабатываемых листов металла.
Плазматрон (резак). Подача сжатого газа для струи плазмы осуществляется по гибким шлангам, подсоединенным к модулю с внешней стороны. С внутренней находятся два сопла, предназначенные для обеспечения процесса резки и охлаждения зоны контакта, а также электрод.
Направляющие планки. Расположены по горизонтальной и вертикальной осям. Движение планок отвечает за перемещение резака в процессе обработки. Они монтируются на несущую раму и приводятся в динамическое состояние электродвигателями с определенным размером шага.
Система ЧПУ. Служит для ввода управляющей программы, разработанной специалистом.
Компрессор. Обеспечивает подачу газовых смесей для создания плазмы и охлаждения рабочей зоны.
Шланги и кабели. Являются проводниками газа и электрического тока.

Преимущества и недостатки

К плюсам плазменной резки относят:

Производительность. Если сравнивать с кислородным методом, то при верном подборе параметров данный показатель у плазменного раскроя в 4–10 раз выше.
Точность. В отличие от автогена, рабочая зона в процессе обработки имеет меньшую площадь нагрева, поэтому детали подвергаются незначительному тепловому воздействию. Это позволяет получать чистые кромки, которые не требуют последующей обработки.
Универсальность. Перед работой не нужно зачищать поверхность от краски, ржавчины или загрязнений, так как ее качество не влияет на конечный результат. Плазменный метод подходит для разных металлов: меди, чугуна, титана, стали. Главное — установить оптимальные значения мощности и давления газа.

Одним из основных недостатков плазменной резки является ограничение по толщине материала — она не должна превышать 100 мм. Например, кислородное оборудование позволяет резать металл толщиной свыше 500 мм.

Работа на станке с ЧПУ требует специального обучения оператора.

Высокая стоимость делает плазменное оборудование труднодоступным для небольших производств.

Несмотря на имеющиеся минусы, плазменная резка широко применяется в строительстве, тяжелом машиностроении, производстве станков.

← Предыдущая статьяСледующая статья →