Різання металу плазмою. Металообробне обладнання

Плазмове різання застосовується під час обробки металів. Матеріал, що обробляється, отримує енергію від джерела струму за допомогою іонізованого газу. Стандартна система включає джерело струму, контур запалювання і різак, які забезпечують подачу електроенергії, іонізацію та управління, необхідні для якісної високопродуктивної різання різних металів.

Вихід джерела постійного струму визначає товщину та швидкість обробки матеріалу і підтримує дугу.

Контур запалювання виконується у вигляді високочастотного генератора змінної напруги 5-10 тис. У частоті 2 МГц, яке створює високоінтенсивну дугу, що іонізує газ до стану плазми.

Різак є власником для витратних деталей — сопла і електрода — і забезпечує охолодження цих деталей газом або водою. Сопло і електрод стискаються і підтримують іонізований струмінь.

Ручні та механізовані системи служать для різних цілей і вимагають різного обладнання. Тільки користувач може визначити, яка з них найкраще підходить для його потреб.

Різання металу плазмою являє собою термічний процес, при якому пучок іонізованого газу нагріває електропровідний метал до температури, що перевищує точку його плавлення, і видаляє розплавлений метал через виконаний отвір. Між електродом у пальнику, до якого підведено негативний потенціал, і заготівлею з позитивним потенціалом виникає електрична дуга і відбувається різання матеріалу іонізованим потоком газу під тиском при температурі від 770 до 1400 ° C. Струмінь плазми (іонізованого газу) концентрується і прямує через сопло, де він ущільнюється і стає здатним розплавити і розрізати різні метали. Це основний процес як для ручної, так і для механізованої плазмової різки.

Ручна різка

Ручне різання металу плазмою проводиться за допомогою досить невеликих пристроїв з плазмовою пальником. Вони маневрені, універсальні і можуть бути використані для виконання різних завдань. Їх можливості залежать від сили струму ріжучої системи. Параметри установок ручного різання варіюються від 7-25 А до 30-100 А. Деякі пристрої, однак, дозволяють отримати до 200 ампер, але вони не є широко вживаними. У ручних системах як плазмоутворюючий і захисний газ зазвичай використовується технічне повітря. Вони сконструйовані таким чином, щоб їх можна було використовувати з різною вхідною напругою, яка може змінюватися від 120 до 600 В, а також використовуватися в одно- або трифазних мережах.

Ручна плазма для різання металу зазвичай використовується в майстернях, що займаються обробкою тонких матеріалів, заводських службах технічного обслуговування, ремонтних майстернях, пунктах прийому металобрухту, при будівельно-монтажних роботах, в суднобудуванні, автомайстернях і художніх майстернях. Як правило, її застосовують для обрізки надлишків. Звичайний 12-амперний плазмовий апарат розрізає максимум 5-мм шар металу зі швидкістю близько 40 мм на хвилину. 100-амперний пристрій ріже 70-мм шар зі швидкістю до 500 мм/хв.

Як правило, ручна система вибирається залежно від товщини матеріалу і бажаної швидкості обробки. Пристрій, який забезпечує високу силу струму, працює швидше. Однак при різанні з великою силою струму стає важче контролювати якість роботи.

Машинна обробка

Механізоване різання металу плазмою виробляється на установках, які, як правило, значно більше ручних, і використовується в поєднанні з розкрийними столами, в тому числі з водяною ванною або з платформою, обладнаною різними приводами і двигунами. Крім того, механізовані системи обладнуються ЧПУ та управлінням висотою струменя ріжучої головки, яка може включати в себе передвстановлення висоти різака і контроль напруги. Механізовані системи плазмового різання можуть встановлюватися на інше металообробне обладнання, таке як штампувальні преси, лазерні різаки або роботизовані системи. Розмір механізованої конфігурації залежить від розміру столу і використовуваної платформи. Розкроєчний верстат може бути менше, ніж 1200х2400 мм і більше, ніж 1400х3600 мм. Такі системи не дуже рухливі, тому до установки слід передбачити всі їх компоненти, а також місце їх розташування.

Вимоги до харчування

Стандартні джерела живлення мають максимальний діапазон сили струму від 100 до 400 А для кисневої різання і від 100 до 600 А для азотної. Багато систем працюють в більш низькому діапазоні, наприклад, від 15 до 50 А. Існують системи з азотною різкою з силою струму 1000 А і вище, але вони рідкісні. Вхідна напруга для механізованих плазмових систем становить 200-600 В у трифазній мережі.

Вимоги до газу

Для різання м’якої і нержавіючої сталі, алюмінію, а також різних екзотичних матеріалів зазвичай використовуються стиснене повітря, кисень, азот і суміш аргону з воднем. Їх комбінації служать плазмоутворюючим і допоміжним газом. Наприклад, при різанні м’якої сталі пусковим газом часто є азот, плазмоутворюючим — кисень, а стиснене повітря використовується як допоміжне.

Кисень вживається для м’якої вуглецевої сталі, тому що він виробляє високоякісні розрізи в матеріалі товщиною до 70 мм. Кисень також може виконувати роль плазмоутворюючого газу для нержавіючої сталі та алюмінію, але результат виходить не зовсім акуратним. Азот служить плазмовим і допоміжним газом, оскільки він забезпечує відмінну різку практично будь-якого типу металу. Використовується при великих струмах і дозволяє обробляти листовий прокат товщиною до 75 мм і в ролі допоміжного газу для азотної та аргон-водневої плазми.

Стиснене повітря — найбільш поширений газ як плазмовий, так і допоміжний. Коли виробляється слаботочний розкрій листового металу товщиною до 25 мм, залишає окислену поверхню. При різанні повітрям, азотом або киснем є допоміжним газом.

Суміш аргону з воднем, як правило, використовується для обробки нержавіючої сталі та алюмінію. Забезпечує високоякісний розріз, і необхідна для механізованого різання аркушів товщиною понад 75 мм. Діоксид вуглецю також може бути використаний в ролі допоміжного газу, коли виробляється різання металу плазмою азоту, так як це дозволяє працювати з більшістю матеріалів і гарантує хорошу якість.

Суміш азоту з воднем і метан також іноді застосовуються в процесі плазмової різання.

Що потрібно ще?

Вибір плазми і допоміжних газів — тільки два з найважливіших рішень, які необхідно брати до уваги при установці або використанні механізованої плазмової системи. Ємності для газу можна придбати або орендувати, вони доступні в різних розмірах, і для їх зберігання необхідно створити відповідні умови. Установка системи вимагає значної кількості електропроводки і труб для газу та охолоджувальної рідини. Крім найбільш механізованої плазмової системи, потрібно підібрати стіл, розкроєчний верстат, ЧПУ і THC. OEM-виробники зазвичай пропонують безліч варіантів обладнання, яке підійде для будь-якої конфігурації пристрою.

Чи потрібна механізація?

Через складність вибору механізованого процесу плазмової різки, необхідно приділити багато часу дослідженню різних конфігурацій і критеріїв системи. Слід врахувати:

• типи деталей, які будуть вирізатися;
• кількість промислових виробів у партії;
• бажану швидкість і якість різання;
• вартість витратних матеріалів.
• загальну вартість експлуатації конфігурації, в тому числі електроенергії, газу та праці.

Розмір, форма і кількість вироблених частин може визначати необхідне виробниче промислове обладнання — тип ЧПУ, столу і платформи. Наприклад, виробництво деталей невеликого розміру може вимагати платформи зі спеціалізованим приводом. Річкові приводи, сервоприводи, приводні підсилювачі і датчики, що використовуються на платформах, визначають якість різання і максимальну швидкість системи.

Якість і швидкість також залежить від того, яке металообробне обладнання, ЧПУ і гази використовуються. Механізована система з регульованим струмом і потоком газу на початку і в кінці різання зменшить витрату матеріалів. Крім того, з ЧПУ з великим обсягом пам’яті і вибором можливих установок (наприклад, висоти факела в кінці розрізу) і швидка обробка даних (вхідний/вихідний комунікації) знизить простої і збільшить швидкість і точність роботи.

Зрештою рішення про купівлю або оновлення механізованої системи плазмового різання або використання ручної має бути обґрунтованим.

Плазмове різання металу: обладнання

Hypertherm Powermax45 — переносний апарат з великою кількістю стандартних компонентів на основі інвертора, тобто біполярного транзистора з ізольованим затвором. Працювати з ним дуже легко, незалежно від того, ріжеться тонка сталь або листовий прокат товщиною 12 мм зі швидкістю 500 мм/хвилину або 25 мм зі швидкістю 125 мм/хв. Пристрій здатний генерувати велику потужність для різання різних видів струмопровідних матеріалів, таких як сталь, нержавіюча сталь і алюміній.

Система харчування має перевагу перед аналогами. Вхідна напруга — 200-240 В однофазного струму силою 34/28 А при потужності 5,95 кВт. Зміни вхідної напруги мережі компенсуються технологією Boost Conditioner, завдяки якій різак демонструє підвищену продуктивність на низьких напругах, при коливаннях вхідної потужності, а також при харчуванні від генератора. Внутрішні компоненти ефективно охолоджуються за допомогою системи PowerCool, що забезпечує підвищену продуктивність, час роботи і надійність пристрою. Іншою важливою особливістю цього продукту є з’єднання пальника FastConnect, яке полегшує механізоване використання і підвищує універсальність.

Факел Powermax45 має конструкцію з подвійним кутом, який продовжує термін служби сопла і знижує експлуатаційні витрати. Він оснащений функцією Conical Flow, що підвищує щільність енергії дуги, завдяки чому значно скорочує дрос і виробляється високоякісна плазмова різка. Ціна Powermax45 — 1800 $.

Hobart AirForce 700i

Hobart AirForce 700i володіє найбільшою ріжучою здатністю даної лінійки: номінальна товщина різання — 16 мм зі швидкістю 224 мм/хв, а максимальна — 22 мм. У порівнянні з аналогами, робоча сила струму пристрою на 30% менше. Плазмовий різак підійде для станцій техобслуговування, ремонтних майстерень і при спорудженні невеликих будівель.

Пристрій відрізняється легким, але потужним інвертором, ергономічним пусковим запобіжником, ефективним споживанням повітря і недорогими витратними матеріалами пальника, завдяки чому виробляється безпечна, якісна і недорога плазмова різка. Ціна AirForce 700i становить 1500 $.

У комплект входить ергономічна ручна пальник, кабель, 2 змінних наконечника і 2 електрода. Споживання газу становить 136 л/хв при тиску 621-827 кПа. Вага апарату — 14,2 кг.

40-амперний вихід забезпечує виняткову продуктивність різання листового металу — швидше, ніж механічні, газові та плазмові пристрої інших виробників.

Miller Spectrum 625 X-treme

Miller Spectrum 625 X-treme — невеликий апарат, досить потужний для різання різних видів сталі, алюмінію та інших металів, що проводять струм.

Харчується від мережі змінного струму напругою 120-240 В, автоматично підлаштовуючись під подану напругу. Легкий і компактний дизайн робить пристрій досить портативним.

Завдяки технології Auto-Refire дуга контролюється автоматично, позбавляючи від необхідності постійно натискати кнопку. Номінальна товщина різання при струмі 40 А становить 16 мм при швидкості 330 мм/хв, а максимальна — 22,2 мм при 130 мм/хв. Споживана потужність — 6,3 кВт. Вага апарату в ручному виконанні становить 10,5 кг, а з машинним різаком — 10,7 кг. Як плазмовий газ використовується повітря або азот.

Надійність Miller 625 забезпечується технологією Wind Tunnel. Завдяки вбудованому високошвидкісному вентилятору пил і сміття не потрапляють всередину пристрою. Світлодіодні індикатори інформують про тиск, температуру і потужність. Ціна апарату — 1800 $.

Lotos LTP5000D

Lotos LTP5000D — портативний і компактний плазмовий апарат. При вазі 10,2 кг проблем з його переміщенням не виникне. 50-амперний струм, вироблений цифровим перетворювачем, а також потужний транзистор MOSFET забезпечують ефективний рез м’якої сталі товщиною 16 мм і 12 мм нержавіючої сталі або алюмінію.

Пристрій автоматично підлаштовується під напругу і частоту мережі. Довжина шланга — 2,9 м. Допоміжна дуга з металом не контактує, що дозволяє використовувати апарат для різання іржавих, необроблених і пофарбованих матеріалів. Пристрій безпечний у використанні. Стиснене повітря, що застосовується для різання, не шкідливе для людини. А міцний ударопрочний корпус надійно захищає апарат від попадання пилу та сміття. Ціна Lotos LTP5000D — 350 $.

При купівлі плазмового різака потрібно завжди віддавати перевагу якості. Слід остерігатися спокуси придбати дешевий низькоякісний апарат, так як його швидкий знос в довгостроковій перспективі призведе до набагато більших витрат. Звичайно, переплачувати також не варто, є достатньо гідних бюджетних варіантів без аксесуарів і високих потужностей, які можуть ніколи не знадобитися.