Різання металу плазмою. Металообробне обладнання

Гроші 26 липня 2022 Перегляди: 108

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.