Sprzęt do oddzielania plazmowego cięcia metali. Zasada i technologia cięcia plazmowego metalu. Wady cięcia plazmowego

Sprzęt do oddzielania plazmowego cięcia metali. Zasada i technologia cięcia plazmowego metalu. Wady cięcia plazmowego
Sprzęt do oddzielania plazmowego cięcia metali. Zasada i technologia cięcia plazmowego metalu. Wady cięcia plazmowego
16.06.2019

Do cięcia metali stosuje się kilka różnych metod, które różnią się między sobą wydajnością i kosztami. Niektóre metody mają zastosowanie tylko dla rozwiązań zadania przemysłowe , niektóre mogą być używane w życiu codziennym. Te ostatnie obejmują cięcie plazmowe. Wydajność cięcia tą metodą jest ograniczona jedynie przez właściwy wybór instalacja i doświadczenie mistrza. Co to jest cięcie plazmowe? Na czym opiera się zasada pracy? W jakich obszarach stosowana jest ta metoda cięcia metali?

Podstawy cięcia plazmowego

Aby zrozumieć podstawy cięcia metalu metodą plazmową, musisz najpierw zrozumieć, czym jest plazma? Ostateczna jakość cięcia będzie zależeć od zrozumienia rozmieszczenia palnika plazmowego i zasady pracy z tym urządzeniem.

Obróbka cieplna metali w plazmie zależy od pewne parametry roboczy strumień cieczy lub gazu, który jest kierowany pod ciśnieniem na powierzchnię leczonego obszaru. Aby osiągnąć pożądany efekt, strumień musi zostać doprowadzony do następujących wskaźników:

  1. Temperatura - aby pojawiła się plazma, musisz niemal natychmiast podgrzać powietrze do 5-30 tysięcy stopni. Podniesiona temperatura osiągnięte poprzez stworzenie łuk elektryczny. Po osiągnięciu wymaganej temperatury przepływ powietrza ulega jonizacji i zmienia swoje właściwości, uzyskując przewodność elektryczną. Technologia obróbki plazmowej metalu polega na zastosowaniu suszarek usuwających wilgoć, a także systemów wtrysku powietrza.
  2. Prędkość – strumień kierowany jest na powierzchnię materiału pod wysokie ciśnienie. Można powiedzieć, że cięcie plazmowe metalu polega na podgrzaniu materiału do temperatury topnienia i jego natychmiastowym rozdmuchu. W tym przypadku prędkość robocza odrzutowca wynosi około 2–5 km/s.
  3. Dostępność obwód elektryczny. Wszystkiego o plazmowym cięciu metalu można się nauczyć tylko w praktyce. Ale pewne cechy należy wziąć pod uwagę jeszcze przed zakupem instalacji. Tak więc istnieją pochodnie plazmowe o działaniu bezpośrednim i pośrednim. A jeśli w przypadku tych pierwszych konieczne jest, aby przetwarzany materiał był podłączony do wspólnej sieci elektrycznej (działającej jako elektroda) i przepuszczał prąd, to w przypadku tych drugich nie ma takiej potrzeby. W tym przypadku plazmę do cięcia metalu uzyskuje się za pomocą elektrody wbudowanej w uchwyt. Ta opcja jest używana do metali i innych materiałów, które nie przewodzą prądu.

Kolejna partia ważny punkt Należy wziąć pod uwagę, że cięcie plazmowe grubego materiału praktycznie nie jest wykonywane, ponieważ jest nieefektywne i wiąże się z wysokimi kosztami finansowymi.

Zasada działania

Główną zasadę cięcia plazmą można opisać następująco:

  1. Sprężarka dostarcza powietrze pod ciśnieniem do palnika plazmotronowego.
  2. Strumień powietrza jest natychmiast podgrzewany dzięki działaniu na niego prądu elektrycznego. Biorąc pod uwagę nagrzewanie, masa powietrza zaczyna przepuszczać przez siebie prąd, w wyniku czego powstaje plazma. W niektórych modelach palników plazmowych zamiast przepływu powietrza stosowane są gazy obojętne.
  3. Cięcie plazmowe metalu, jeśli rozważymy to bardziej szczegółowo, odbywa się metodą wąsko ukierunkowanego szybkiego nagrzewania powierzchni do wymaganej temperatury z dalszym rozdmuchiwaniem stopionego materiału.
  4. Podczas pracy nieuchronnie pojawiają się odpady, w tym sztancowanie lub pozostałości materiał arkuszowy po wyrzeźbieniu wymaganych części, a także pozostałości stopionego metalu i zgorzeliny.

Ponieważ proces ten wiąże się z natychmiastowym nagrzewaniem przetwarzanego materiału do stan ciekły, to jego grubość podczas cięcia powinna wynosić:

  • miedź - 8 cm;
  • aluminium - do 12 cm;
  • żeliwo - do 9 cm;
  • stal stopowa i węglowa - do 5 cm.

Istnieją dwie główne metody obróbki materiałów, które wpływają na właściwości cięcia plazmowego. Mianowicie:

  1. Odrzutowiec plazmowy - in ta sprawałuk pojawia się bezpośrednio w palniku plazmowym. Metoda obróbki plazmowej jest uniwersalna, ponieważ umożliwia obróbkę materiałów niemetalicznych. Jedynym minusem jest konieczność regularnej wymiany elektrod.
  2. Łuk plazmowy — ta opcja jest odpowiednia dla każdego rodzaju metalu, który może przez siebie przewodzić Elektryczność. Z reguły cięcie plazmowe służy do sprzęt przemysłowy. Znaczenie tej metody polega na tym, że plazma pojawia się dzięki łukowi występującemu bezpośrednio między palnikiem plazmowym a powierzchnią obrabianego materiału.

Cięcie plazmowe działa na zasadzie konwencjonalnego cięcia łukowego, ale bez użycia konwencjonalnych elektrod. Wydajność tej metody obróbki zależy bezpośrednio od grubości obrabianego materiału.

Dokładność i szybkość cięcia

Jak w przypadku każdej innej metody obróbka cieplna, podczas cięcia plazmowego dochodzi do stopienia metalu, co wpływa na jakość cięcia. Istnieją inne cechy charakterystyczne dla Ta metoda. Mianowicie:

  1. Topienie krawędzi - niezależnie od tego, jakie tryby obróbki materiału są stosowane, i przy profesjonalizmie mistrza wykonującego pracę, nie da się uniknąć lekkiego stopienia powierzchni na samym początku pracy.
  2. Stożek - biorąc pod uwagę wykonanie instalacji i profesjonalizm mistrza, stożek może wahać się w granicach 4-12 stopni.
  3. Szybkość pracy – zwykłe cięcie metalu za pomocą palnika plazmowego odbywa się szybko i przy niskim zużyciu energii. Zgodnie z GOST i specyfikacjami technicznymi sprzęt ręczny, prędkość cięcia plazmowego nie przekracza 6500 mm/min.
  4. Charakterystyka cięcia — szybkość i jakość cięcia będzie zależeć od tego, jakie konkretne operacje są wymagane do wykonania. W ten sposób cięcie przecinające niskiej jakości jest wykonywane najszybciej, przy użyciu głównie maszyn ręcznych, które są w stanie ciąć metal do 65 mm. W przypadku figurowej obróbki części możliwa jest grubość materiału do 45 mm.

Jakość pracy będzie w znacznym stopniu zależeć od poziomu profesjonalizmu mistrza. Dokładne i czyste cięcie z minimalnym odchyleniem od wymaganych wymiarów może wykonać tylko pracownik z wykształceniem specjalistycznym. Bez niezbędne szkolenie wykonanie kręconego cięcia jest mało prawdopodobne.

Obróbka stopów metali nieżelaznych

Podczas obróbki metali nieżelaznych, różne drogi cięcie z uwzględnieniem gęstości materiału, jego rodzaju i innych wskaźników technicznych. W przypadku cięcia metali nieżelaznych należy przestrzegać następujących zaleceń:

  1. Cięcie aluminium- do materiału o grubości do 7 cm można zastosować sprężone powietrze. Jego użycie jest niepraktyczne przy niskiej gęstości materiału. Wysokiej jakości cięcie blachy aluminiowej do 2 cm uzyskuje się przy użyciu czystego azotu, a grubość 7–10 cm przy użyciu wodoru i azotu. Cięcie plazmowe aluminium o grubości powyżej 10 cm odbywa się za pomocą mieszaniny wodoru i argonu. W przypadku grubościennej stali wysokostopowej i miedzi zaleca się stosowanie tego samego składu.
  2. Cięcie stali nierdzewnej- do prac nie zaleca się stosowania sprężonego powietrza, ze względu na grubość materiału można stosować czysty azot lub mieszanki z argonem. Należy wziąć pod uwagę, że Stal nierdzewna jest dość wrażliwy na działanie prądu przemiennego, co może prowadzić do zmiany jego struktury i szybszego wyłączenia z eksploatacji. Stal nierdzewną tnie się za pomocą instalacji, która wykorzystuje zasadę działania pośredniego.

Zakres cięcia plazmowego

Nie bez powodu korzystanie z palników plazmowych jest tak popularne. Przy stosunkowo prostej operacji, a także przy niezbyt wysokich kosztach sprzętu ręcznego (w przeciwieństwie do innych urządzeń tnących), można osiągnąć wysokie wskaźniki jakości uzyskanego cięcia.

Zastosowanie cięcia plazmowego metalu stało się powszechne w następujących obszarach produkcyjnych:

  1. Budowa konstrukcji metalowych.
  2. Obróbka walcowanego metalu - za pomocą plazmy można ciąć prawie każdy rodzaj metalu, w tym żelazny, ogniotrwały i nieżelazny.
  3. Różne obszary przemysł, przemysł lotniczy, budowa kapitału budynki, inżynieria mechaniczna itp. - we wszystkich tych obszarach nie można obejść się bez użycia przecinarek plazmowych.
  4. Obróbka części i kucie artystyczne. Używając przecinarki plazmowej, możesz wykonać część o niemal dowolnej złożoności.

Korzystanie z maszyn do cięcia plazmowego ustawienia ręczne nie wymieniłem. Zatem, artystyczne cięcie plazmowe umożliwia produkcję unikalnych części, które dokładnie odpowiadają intencji artysty do wykorzystania jako ozdoby ozdobne schody, balustrady, ogrodzenia, balustrady itp.

Zalety i wady

Prawie nic produkcja przemysłowa, który jest w jakiś sposób związany z walcowaniem metalu, nie może obejść się bez cięcia metalu. Wycinanie precyzyjne otwory, ozdobne cięcie figurowe, szybkie cięcie na wykroje metalowa blacha- wszystko to można zrobić dość szybko za pomocą palnika plazmowego. Zalety tej metody są następujące:

  1. gospodarka- metoda plazmowa zdecydowanie wygrywa na tle standardowych metod obróbki materiałów. Jest tylko jedno ograniczenie, które jest związane z grubością materiału. Cięcie stali o grubości powyżej 50 mm przy użyciu palnika plazmowego jest ekonomicznie nieopłacalne i niepraktyczne.
  2. Mobilność ręcznych jednostek plazmowych.
  3. Wysoka prędkość obróbka detali i produktywność. W przeciwieństwie do konwencjonalnej metody elektrodowej, szybkość pracy wzrasta od 5 do 12 razy.
  4. Cięcie wszelkiego rodzaju metali (miedź, aluminium, stal, stal nierdzewna, tytan itp.).
  5. Bezpieczeństwo.
  6. Dokładność- od obciążenia termicznego odkształcenia są prawie niezauważalne, a następnie nie będą wymagać dodatkowe przetwarzanie. Dokładność cięcia plazmowego wynosi 0,24-0,34 mm.

Wszystkie te zalety cięcia plazmowego wyjaśnij, dlaczego ta metoda jest tak popularna nie tylko do celów przemysłowych, ale także na potrzeby domowe.

Ale mówiąc o zaletach, należy zwrócić uwagę na pewne negatywne punkty:

  1. Jasne wymagania dotyczące przetwarzania części. Mistrz musi ściśle przestrzegać kąta nachylenia noża w zakresie 10-50 stopni. Jeśli ta zasada nie jest przestrzegana, zużycie części składowych jest przyspieszone, a jakość cięcia również ulega pogorszeniu.
  2. Ograniczenia związane z grubością cięcia. Nawet przy potężnym sprzęcie najwyższa gęstość obrabianego materiału nie może przekraczać 10 cm.
  3. Oprócz, sprzęt roboczy bardzo skomplikowane, co sprawia, że ​​absolutnie niemożliwe jest użycie dwóch noży jednocześnie, które są połączone w jedną jednostkę.

Porównanie cięcia laserowego i plazmowego

Różnica między plazmą a cięcie laserowe metal polega na sposobach działania na powierzchnię materiału. Sprzęt laserowy zapewnia dużą szybkość obróbki części i produktywność, a po zakończeniu pracy odnotowuje się mniejszy procent rozpływu. Wadą urządzeń laserowych jest ich wysoka cena, a także fakt, że grubość obrabianego materiału nie może przekraczać 2 cm.

Palnik plazmowy w przeciwieństwie do lasera jest znacznie tańszy, a także ma szerszy funkcjonalność i zakres.

W ostatnim czasie coraz większą popularność zyskuje zastosowanie przepływu plazmy do cięcia materiałów. Pole zastosowania tej technologii jest dodatkowo poszerzane przez pojawienie się na rynku urządzeń ręcznych, za pomocą których wykonywane jest plazmowe cięcie metalu.

Esencja cięcia plazmowego

Cięcie plazmowe polega na miejscowym podgrzaniu metalu w strefie separacji i jego dalszym topieniu. Tak znaczne ogrzewanie zapewnia zastosowanie strumienia plazmy, który powstaje przy użyciu specjalnego sprzętu. Technologia otrzymywania strumienia plazmy wysokotemperaturowej jest następująca.

  • Początkowo powstaje łuk elektryczny, który zapala się między elektrodą aparatu a jego dyszą lub między elektrodą a ciętym metalem. Temperatura takiego łuku wynosi 5000 stopni.
  • Następnie do dyszy urządzenia dostarczany jest gaz, który podnosi temperaturę łuku już do 20 000 stopni.
  • Podczas interakcji z łukiem elektrycznym gaz ulega jonizacji, co prowadzi do jego przekształcenia w strumień plazmy, którego temperatura wynosi już 30 000 stopni.

Powstały strumień plazmy charakteryzuje się jasną poświatą, wysoką przewodnością elektryczną i prędkością wyjściową z dyszy urządzenia (500–1500 m/s). Taki strumień lokalnie nagrzewa i topi metal w strefie obróbki, następnie jest cięty, co jest dobrze widoczne nawet na filmie z takiego procesu.

W specjalnych instalacjach do wytworzenia strumienia plazmy można użyć różnych gazów. Obejmują one:

  • normalne powietrze;
  • tlen techniczny;
  • azot;
  • wodór;
  • argon;
  • para wytwarzana przez gotowanie wody.

Technologia cięcia metalu plazmą polega na chłodzeniu dyszy urządzenia i usuwaniu cząstek stopionego materiału ze strefy obróbki. Wymagania te spełnia przepływ gazu lub cieczy dostarczanej do strefy, w której odbywa się cięcie. Charakterystyka strumienia plazmy utworzonego na specjalny sprzęt, pozwalają na cięcie części metalowych, których grubość dochodzi do 200 mm.

Przecinarki plazmowe są z powodzeniem stosowane w przedsiębiorstwach różnych branż. Z ich pomocą z powodzeniem tnie się nie tylko części metalowe, ale także wyroby z tworzyw sztucznych i kamień naturalny. Dzięki tak unikalnym możliwościom i swojej wszechstronności, sprzęt ten znajduje szerokie zastosowanie w zakładach budowy maszyn i statków, w przedsiębiorstwach reklamowych i remontowych, w sektorze publicznym. Ogromną zaletą stosowania takich instalacji jest to, że pozwalają na uzyskanie bardzo równego, cienkiego i dokładnego cięcia, co jest ważny wymóg w wielu sytuacjach.

Sprzęt do cięcia plazmowego

Na nowoczesny rynek Dostępne są dwa główne typy przecinarek plazmowych:

  • urządzenia o działaniu pośrednim - cięcie odbywa się w sposób bezkontaktowy;
  • urządzenia akcja bezpośrednia- cięcie stykowe.

Pierwszy rodzaj sprzętu, w którym zajarzenie łuku następuje między elektrodą a dyszą palnika, służy do obróbki produktów niemetalowych. Takie instalacje są używane głównie w różnych przedsiębiorstwach, nie znajdziesz ich w warsztacie rzemieślnik domowy lub w warsztacie warsztatowym.

W urządzeniach drugiego typu między elektrodą a samą częścią zapala się łuk elektryczny, który oczywiście może być wykonany tylko z metalu. Ze względu na to, że gaz roboczy w takich urządzeniach jest podgrzewany i jonizowany na całej szczelinie (między elektrodą a przedmiotem obrabianym), strumień plazmy w nich ma większą moc. Jest to taki sprzęt, który można wykorzystać do ręcznego cięcia plazmowego.

Każda maszyna do cięcia plazmowego działająca na zasadzie styku składa się z standardowy zestaw Akcesoria:

  • zasilacz;
  • palnik plazmowy;
  • kable i węże służące do podłączenia palnika plazmowego do źródła zasilania i źródła zasilania gazem roboczym;
  • butla gazowa lub sprężarka w celu uzyskania strumienia powietrza o wymaganej prędkości i ciśnieniu.

Głównym elementem wszystkich takich urządzeń jest palnik plazmowy, to on odróżnia taki sprzęt od konwencjonalnego spawania. Plazmatrony lub przecinarki plazmowe składają się z następujących elementów:

  • dysza robocza;
  • elektroda;
  • element izolacyjny, który charakteryzuje się wysoką odpornością temperaturową.

Głównym celem palnika plazmowego jest zamiana energii łuku elektrycznego na energia cieplna osocze. Mieszanina gazu lub powietrza z gazem opuszczająca dyszę palnika plazmowego przez otwór o małej średnicy przechodzi przez cylindryczną komorę, w której zamocowana jest elektroda. To dysza przecinarki plazmowej zapewnia wymaganą prędkość i kształt przepływu gazu roboczego, a tym samym samą plazmę. Wszystkie manipulacje takim nożem są wykonywane ręcznie: przez operatora sprzętu.

Biorąc pod uwagę fakt, że operator musi trzymać palnik plazmowy na wadze, zapewnienie może być bardzo trudne wysoka jakość cięcie metalu. Często części, do których zastosowano ręczne cięcie plazmowe, mają krawędzie z nierównościami, śladami napływu i szarpnięciami. W celu uniknięcia podobne niedociągnięcia, stosować różne oprawy: stojaki i ograniczniki, które pozwalają zapewnić płynny ruch palnika plazmowego wzdłuż linii cięcia, a także stałość szczeliny pomiędzy dyszą a powierzchnią ciętego elementu.

Powietrze lub azot mogą być używane jako gaz roboczy i chłodzący podczas korzystania ze sprzętu ręcznego. Taki strumień powietrzno-gazowy jest również używany do wydmuchiwania stopionego metalu ze strefy cięcia. W przypadku stosowania powietrza jest dostarczane z kompresora, a azot pochodzi z butli gazowej.

Wymagane zasilacze

Chociaż wszystkie zasilacze do przecinarek plazmowych są zasilane prądem zmiennym, niektóre mogą go konwertować na prąd stały, podczas gdy inne mogą je wzmacniać. Ale te urządzenia, które działają na DC. Maszyny AC służą do cięcia metali o stosunkowo niskiej temperaturze topnienia, takich jak aluminium i oparte na nim stopy.

W przypadkach, w których nie jest wymagana zbyt duża moc strumienia plazmy, jako źródła zasilania można zastosować zwykłe inwertery. To właśnie te urządzenia, które charakteryzują się wysoką sprawnością i zapewniają wysoką stabilność spalania łuku elektrycznego, są wykorzystywane do wyposażenia małe gałęzie przemysłu i warsztaty domowe. Oczywiście nie sprawdzi się wycięcie części metalowej o znacznej grubości przy pomocy palnika plazmowego zasilanego falownikiem, ale optymalnie nadaje się do rozwiązywania wielu problemów. Dużą zaletą falowników są ich kompaktowe wymiary, dzięki czemu można je bez problemu nosić przy sobie i używać do wykonywania prac w trudno dostępnych miejscach.

Zasilacze typu transformatorowego mają większą moc, która może być wykorzystywana zarówno do ręcznego, jak i zmechanizowanego cięcia metalu strumieniem plazmy. Taki sprzęt wyróżnia się nie tylko dużą mocą, ale także wyższą niezawodnością. Nie boją się skoków napięcia, od których mogą zawieść inne urządzenia.

Każde źródło zasilania ma ważna cecha, jako współczynnik wypełnienia (PV). Zasilacze transformatorowe posiadają cykl pracy 100%, co oznacza, że ​​mogą być używane przez cały dzień, bez przerwy na chłodzenie i odpoczynek. Ale oczywiście takie zasilacze mają też wady, z których najważniejszą jest ich wysoki pobór mocy.

Jak przebiega ręczne cięcie plazmowe?

Pierwszą rzeczą, którą należy zrobić, aby zacząć używać maszyny do cięcia plazmowego metalu, jest połączenie wszystkich jego elementów składowych. Następnie falownik lub transformator jest podłączony do metalowego przedmiotu obrabianego i do sieci prądu przemiennego.

Cięcie metalu - proces technologiczny dzielenie monolitycznej części na oddzielne części. Operacja w toku mechanicznie(cięcie, piłowanie), hydro-ścierne (zawieszanie wody i materiału ściernego) lub termiczne (ogrzewanie).

Ostatnim rodzajem jest cięcie metalu tlenowo-paliwowe, laserowe i plazmowe.

Co to jest cięcie plazmowe? Jest to obróbka wyrobów metalowych, w których jako przecinak służy strumień plazmy.

Plazma to strumień zjonizowanego gazu podgrzany do kilku tysięcy stopni. Zawiera cząsteczki o ładunku dodatnim i ujemnym. Posiada właściwości quasi-neutralne. Oznacza to, że w nieskończenie małej objętości całkowity ładunek jest zrównoważony i równy zero.

Jednak obecność wolnych rodników sprawia, że ​​plazma jest przewodnikiem elektryczności. Połączenie wysokiej temperatury, przewodności elektrycznej i dużej prędkości przepływu (większej niż prędkość dźwięku) umożliwiło w ostatnim stuleciu opracowanie i stworzenie urządzeń plazmowych do cięcia metalu.

Zasada działania

Jak działa plazma - istnieją dwie metody obróbki części metalowych:

  • cięcie bezpośrednie lub cięcie łukiem plazmowym metali;
  • cięte przez wpływ pośredni.

Kuter bezpośredni

Między frezem (zespół katody) a przedmiotem obrabianym (anodą) zapala się łuk elektryczny. Katoda (elektroda) umieszczona jest w obudowie z dyszą. Gaz pod ciśnieniem przechodząc przez elektrodę jest podgrzewany do wysokich temperatur i jonizowany. Podczas przechodzenia dyszy powstaje duża prędkość przepływu. Łuk elektryczny topi metal. Gorący gaz zapewnia wyjście ze strefy ogrzewania.

Przecinarka pośrednia

Metoda ta pozwala na obróbkę zwykłych metali, ale także o niskiej przewodności elektrycznej oraz dielektryków. W przeciwieństwie do poprzedniego schematu źródło iskry elektrycznej jest umieszczone w nożu. Dlatego tylko przepływ plazmy wpływa na detale. Taki sprzęt kosztuje znacznie więcej niż modele działające bezpośrednio.

Oba typy przecinarek mają wspólną nazwę naukową i techniczną - palnik plazmowy (dosłownie generator plazmy).

Korzyści z przetwarzania plazmowego

W porównaniu z innymi rodzajami obróbki metalu ta metoda ma szereg właściwości konsumenckich:

  • możliwość obróbki detali z różnych metali, a także wyrobów niemetalowych;
  • prędkość przetwarzania małych grubości (do 50 mm) jest 25 razy wyższa niż w przypadku;
  • miejscowe nagrzewanie części następuje tylko w miejscu uderzenia, co przyczynia się do braku naprężeń termicznych i odkształceń produktu;
  • wysokiej jakości i czyste cięcie metalu, - niska chropowatość powierzchni w miejscu obróbki;
  • brak materiałów i przedmiotów wybuchowych, - gazy palne, butle ciśnieniowe itp.;
  • metoda pozwala na wykonanie skomplikowanych cięć geometrycznych.

Jaki sprzęt jest używany

Do cięcia metalu plazmą, agregatów przemysłowych i do celów domowych. Te pierwsze to złożony kompleks wielofunkcyjny ze zautomatyzowanym procesem (maszyny CNC). Drugie to niewielkie urządzenia działające z sieci 220V lub 380V.

Źródłem cięcia plazmowego w sprzęcie AGD jest falownik (generator spawalniczy) lub transformator. Pierwszy typ jest mniejszy, łatwiejszy w obsłudze. Drugi - ma wysoką niezawodność, długą żywotność. Płynem roboczym jest przygotowane powietrze atmosferyczne.

Moc jednostki ręcznej wystarcza do cięcia metalu o grubości do 15–20 mm. Niektóre modele są wyposażone w bezdotykową funkcję zajarzenia łuku. Opakowanie zawiera palnik plazmowy i urządzenie do przygotowania powietrza.

Stosowany w warsztatach domowych profesjonalna produkcja i budowa:

  • rzeka plazmowa z blachy;
  • przetwarzanie wyrobów cylindrycznych, w tym rur stalowych;
  • kompleks polędwicy figury geometryczne, w tym dziury;
  • obróbka wyrobów ceramicznych i kamiennych oraz innego rodzaju rzemiosło.

Ten rodzaj sprzętu jest znacznie lepszy pod względem funkcjonalności i łatwości obsługi niż konwencjonalne cięcie tlenowo-paliwowe. Nie tylko pod względem wymiarów, ale także bezpieczeństwa.

Na zdjęciu model domowej palnika plazmowego.

Właściwości technologii

Przemysłowe i Urządzenia zjednoczyć ogólne zasady Zadania cięcia plazmowego:

  • tworzenie łuku elektrycznego;
  • tworzenie się zjonizowanego gazu;
  • tworzenie szybkiego przepływu plazmy;
  • wpływ tego aktywnego ośrodka na przetwarzany materiał.

Cięcie plazmowe charakteryzuje się:

  • temperatura zasilania. Wartości mieszczą się w zakresie 5000–30000°C. Jest to zależne od rodzaju przetwarzanego materiału: niższe wartości stosowany do metali kolorowych, górny - do stali ogniotrwałych.
  • Przepływ. Wartości w zakresie 500–1500 m/s. Dostosowane do konkretnego rodzaju przetwarzania:
    • grubość przedmiotu obrabianego;
    • rodzaj materiału;
    • rodzaj cięcia (proste lub zakrzywione);
    • czas trwania plazmotronu.
  • Gaz używany do cięcia plazmowego. Podczas przetwarzania metali żelaznych (stali) stosuje się grupę aktywną - tlen (O2) i powietrze. Do metali nieżelaznych i stopów - nieaktywne: azot (N2), argon (Ar), wodór (H2), para wodna. Wyjaśnia to fakt, że metale nieżelazne są utleniane przez tlen (zaczynają się palić), dlatego stosuje się środowisko gazu ochronnego. Dodatkowo dzięki połączeniu składu mieszanka gazowa, możesz poprawić jakość przetwarzania.
  • Szerokość cięcia. Tutaj jest bezpośrednia sekwencja: wraz ze wzrostem wskaźników zwiększa się szerokość cięcia. Na jego wartość wpływają:
    • grubość metalu i jego rodzaj;
    • średnica dyszy;
    • aktualna siła;
    • zużycie gazu;
    • prędkość cięcia.
  • Występ. Określone przez szybkość przetwarzania. Na przykład w przypadku jednostek domowych i według GOST wartość nie przekracza 6,5–7 m / min (~ 0,11 m / s). Zależy od grubości, rodzaju metalu, prędkości strumienia gazu. Oczywiście wraz ze wzrostem rozmiaru prędkość przetwarzania maleje.

Jakość przetwarzania

Jakość cięcia jest ważnym czynnikiem w obróbce metalu, zwłaszcza jeśli jest to cięcie plazmowe rur. Decyduje o tym sposób działania, umiejętności wykonawcy. Cięcie łukiem plazmowym reguluje GOST 14792-80. Międzynarodowa norma jakości - ISO 9013-2002.

Dokumenty określają główne kryteria:

  1. Tolerancja prostopadłości lub kątowości. Pokazuje odchylenia od prostopadłej i płaszczyzny cięcia do powierzchni przedmiotu obrabianego.
  2. Topienie górnej krawędzi. Pęknięcia w punktach przetwarzania są niedozwolone. Górna krawędź może być ostra, stopiona, z wystającym zwisaczem.
  3. Chropowatość. Według GOST dzieli się na trzy klasy, 1, 2 i 3.

Rodzaje cięcia plazmowego

Technologia cięcia plazmowego metalu to zestaw kilku metod. Cięcie plazmowe dzieli się na:

  1. metoda powietrzno-plazmowa cięcia metalu;
  2. plazma gazowa;
  3. metoda cięcia laserowo-plazmowego.

Pierwsze dwa typy są podobne w zasadzie działania - łuk elektryczny plus zjonizowany strumień gorącego gazu. Różnica tkwi w ciele roboczym. W pierwszym przypadku - powietrze, w drugim - dowolny gaz lub para wodna.

Zgodnie z metodą obróbki przedmiotów o grubości do 200 mm stosuje się sprzęt kombinowany. Nowoczesny zakład przemysłowyłączy obróbkę cieplną ze strumieniem gazu lub zastosowaniem palnika plazmowego. Maszyny do cięcia są wyposażone w CNC (numeryczne kontrola programu). Wykonuj cięcie blachy wzdłuż prostej lub zakrzywionej ścieżki.

Ręczne cięcie plazmowe to klasyczne cięcie łukiem plazmowym. Urządzenia przenośne (na poziomie gospodarstwa domowego) tną metale żelazne za pomocą strumienia zjonizowanego powietrza. Rozszerzenie gamy gazów pociąga za sobą znaczne komplikacje sprzętu i wzrost jego kosztów.

Laser-plazma

To połączenie na jednej maszynie. Cięcie laserowe stosuje się do prac o grubości do 6 mm. Większe arkusze są przetwarzane za pomocą cięcia plazmowego.

Cięcie laserowe i płomieniowe połączone na tej samej maszynie CNC zwiększa produktywność. Pozwalają na formowanie różnych linii cięcia, w tym wycinanie otworów.

Cięcie laserowe lub plazmowe połączone na jednym urządzeniu znacznie oszczędza przestrzeń produkcyjną. Cięcie łukiem plazmowym stosuje się na elementach wymiarowych. Laser - podczas obróbki małe części z zwiększone wymagania do dokładności cięcia.

Zasadniczą różnicą pomiędzy metodą laserową a plazmową jest źródło ciepła. W laserze jest to skupiona wiązka światła. Strefa kontaktu jest niezwykle mała, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie lokalnego efektu na części. Dzięki temu szerokość cięcia jest niewielka, jakość cięcia jest wyższa niż w przypadku palnika plazmowego.

Z tego powodu cięcie plazmowe rur stopniowo traci grunt tam, gdzie jest to wymagane. wysoka celność cięcie i podwyższona jakość są prezentowane na krawędzi produktu.

Obróbka tytanu

W kosmosie, lotnictwie, medycynie i innych branżach tytan i jego stopy zyskują dużą popularność. Połączenie wytrzymałości, niskiej gęstości - główne zalety tej substancji. Ale ten metal jest chemicznie aktywny i ogniotrwały.

Ze względu na takie właściwości trudno go poddawać obróbce mechanicznej i termicznej. Nie można użyć cięcia - metal się spali. Dzięki temu cięcie tytanu jest doskonale opanowane na palniku plazmowym i metodą laserową.

Oprócz zwykłego cięcia bezpośredniego, metoda plazmowo-laserowa pozwala na wykonywanie przestrzennej obróbki złożonych figury geometryczne, na przykład parowanie wielu otworów.

Przykład cięcia plazmowego metalu za pomocą palnika plazmowego można zobaczyć na filmie.

Cięcie materiałów strumieniem plazmy jest zaawansowane technologicznie, efektywny sposób ich jakość przetwarzania. Ręczne cięcie plazmowe, wykonywane przez odpowiedni sprzęt, poszerza zakres tego typu prac.

2 Główna klasyfikacja sprzętu do cięcia plazmowego

Wszystkie urządzenia do cięcia plazmowego dzielą się na:

  • działanie pośrednie - do cięcia bezkontaktowego;
  • akcja bezpośrednia - do kontaktu.

Frezy pierwszego typu służą do obróbki materiałów niemetalicznych. Ta technika jest specyficzna i nie jest pożądana poza produkcją. W metodzie bezkontaktowej między elektrodą a dyszą palnika plazmowego zapala się łuk elektryczny.

Cięcie urządzeń bezpośredniego działania różne metale. Podczas pracy z nimi wycinana część jest uwzględniona schemat połączeń aparat plazmowy, a między nim a elektrodą umieszczoną w dyszy zapala się łuk elektryczny. Strumień zjonizowanego gazu jest podgrzewany w całym obszarze pomiędzy miejscem jego wyjścia a powierzchnią przedmiotu obrabianego – strumień plazmy ma większą moc niż w urządzeniach pierwszego typu. Plazmę ręczną wykonujemy tylko przy pomocy sprzętu tego typu, przez kontakt.

3 Urządzenia do ręcznego cięcia plazmowego metali

Składają się z palnika plazmowego, źródła zasilania, zestawu kabli i węży łączących palnik plazmowy ze źródłem zasilania oraz butla gazowa lub kompresor. Plasmatron (przecinarka plazmowa) - główny element taki sprzęt. Czasami przez pomyłkę nazywa się tak cały aparat. Być może wynika to z faktu, że źródła zasilania wykorzystywane do przecinarki plazmowej nie różnią się od podobnych urządzeń i mogą być używane razem ze sprzętem spawalniczym. I jedyny element, który wyróżnia aparat plazmowy z innego urządzenia i jest palnikiem plazmowym. Jego główne składniki:

  • dysza;
  • elektroda;
  • izolator żaroodporny znajdujący się między nimi.

Palnik plazmowy to urządzenie, które zamienia energię łuku elektrycznego na energię plazmy termicznej.Wewnątrz jego korpusu znajduje się cylindryczna komora z kanałem wylotowym (dyszą) o bardzo małej średnicy. W tylnej części komory umieszczona jest elektroda, która służy do tworzenia łuku elektrycznego. Dysza odpowiada za prędkość i kształt przepływu plazmy. Ręczny aparat do cięcia plazmowego służy do ręcznego cięcia metalu - operator trzyma w dłoniach palnik plazmowy i prowadzi go nad linią cięcia.

Ponieważ narzędzie robocze jest stale na ciężarze, a zatem może podlegać ruchom w wyniku mimowolnych ruchów wykonawcy, ma to niezmiennie wpływ na jakość cięcia. Cięcie może być nierówne, z obwisaniem, śladami szarpnięć i tak dalej. Aby ułatwić i poprawić jakość pracy, zastosowano specjalne stojaki, ograniczniki, zakładane na dyszę palnika plazmowego. Pozwalają na umieszczenie sprzętu bezpośrednio na obrabianym przedmiocie i prowadzenie go wzdłuż linii cięcia. W tym przypadku szczelina między metalem a dyszą zawsze spełnia wymagania.

Na ręczne cięcie Gazem tworzącym plazmę i ochronnym (do chłodzenia dyszy i usuwania produktów cięcia) może być powietrze lub azot. Zasilane są z rurociągu, cylindra lub kompresora wbudowanego w urządzenie.

4 Zasilacze do ręcznych przecinarek plazmowych

Wszystkie źródła zasilania urządzeń przenośnych są zasilane prądem zmiennym. Większość z nich zamienia otrzymaną energię elektryczną na napięcie stałe, pozostałe służą jedynie do wzmocnienia prądu przemiennego. Rozkład ten wynika z faktu, że plazmtrony działające na prąd stały mają wyższą wydajność. Prąd przemienny stosowany w wielu przypadkach - na przykład do cięcia z niego aluminium i stopów.

Źródłem zasilania może być falownik lub transformator, który dostarcza wysoki prąd do palnika plazmowego. Falowniki są zwykle używane w małych gałęziach przemysłu oraz w domu. Mają mniejsze gabaryty, wagę i zużycie energii są znacznie bardziej ekonomiczne niż transformatory. Falowniki są często zawarte w aparat ręczny dla . Do cnót urządzenia inwerterowe to sprawność wyższa od transformatorów o 30% i stabilne spalanie łuku elektrycznego, a także zwartość i możliwość pracy w każdych trudno dostępnych miejscach.

Wadą jest ograniczenie mocy (maksymalna siła prądu wynosi zwykle 70–100 A). Z reguły do ​​cięcia przedmiotów o stosunkowo małej grubości stosuje się urządzenia inwerterowe.

Zasilacze transformatorowe otrzymały swoją nazwę ze względu na zastosowane w ich konstrukcji transformatory niskoczęstotliwościowe. Mają znacznie większe wymiary i wagę, ale jednocześnie mogą mieć większą moc niż źródła inwerterowe. Urządzenia transformatorowe służą do ręcznego i zmechanizowanego cięcia metali o różnych grubościach. Są bardziej niezawodne, ponieważ nie zawodzą podczas skoków napięcia. Czas trwania ich włączenia jest dłuższy niż urządzenia inwerterowe i może osiągnąć wartości 100%.

Czas włączenia (PV) ma bezpośredni wpływ na specyfikę pracy ze sprzętem. Na przykład, jeśli ręczne cięcie plazmowe metalu, dla którego sprzęt ma cykl pracy 40%, trwało 4 minuty bez przerwy, należy wtedy zapewnić maszynie 6 minut odpoczynku, aby ostygła. Urządzenia ze 100% PV wykorzystywane są w produkcji, gdzie urządzenie pracuje przez cały dzień pracy. Znacząca wada urządzenia transformatorowe - wysokie zużycie energii.

5 Zasada działania ręcznych maszyn do cięcia plazmowego

Po zmontowaniu instalacji ręcznego cięcia plazmowego (wykonane są wszystkie połączenia i połączenia jego elementów), metalowy przedmiot jest podłączony do urządzenia (falownika lub transformatora) za pomocą dostarczonego do tego kabla. Urządzenie podłączone jest do sieci, palnik plazmowy doprowadzany jest do obrabianego materiału na odległość do 40 mm i zapalany jest rezerwowy (inicjujący jonizację) łuk elektryczny. Następnie otwórz dopływ gazu.

Po uzyskaniu strumienia plazmy, który ma wysoką przewodność elektryczną, w momencie jego kontaktu z metalem powstaje roboczy (tnący) łuk elektryczny. Jednocześnie asystent jest automatycznie wyłączany. Łuk roboczy utrzymuje ciągłość procesu jonizacji dostarczanego gazu, powstawania przepływu plazmy. Jeśli z jakiegoś powodu zgaśnie, to należy przerwać dopływ gazu, ponownie włączyć urządzenie plazmowe i zapalić łuk pilotujący, a następnie włączyć gaz.

Do cięcia metali kilka różne metody różniących się między sobą kosztami i wydajnością. Niektóre metody są wykorzystywane wyłącznie do celów przemysłowych, inne mogą być również wykorzystywane w życiu codziennym.


Te ostatnie obejmują cięcie plazmowe metali. Skuteczność cięcia plazmowego jest ograniczona doświadczeniem rzemieślnika i odpowiednim doborem instalacji.

  • Co to jest cięcie plazmowe metalu?
  • Jaka jest podstawa pracy?
  • Jakie są obszary zastosowania tej metody cięcia materiałów?

Podstawy cięcia plazmowego

Aby zrozumieć podstawy cięcia metalu metodą plazmową, należy najpierw zrozumieć, czym jest plazma? Jakość efektu końcowego zależy od prawidłowego zrozumienia działania palnika plazmowego i zasad pracy z nim.

Obróbka termiczna metali zależy od parametrów strumienia roboczego gazu lub cieczy kierowanego pod ciśnieniem na obrabianą powierzchnię. Aby osiągnąć pożądane rezultaty, strumień jest dostosowany do następujących cech:

  • Prędkość - strumień kierowany jest pod wysokim ciśnieniem na powierzchnię materiału. Można powiedzieć, że cięcie plazmowe metalu polega na podgrzaniu metalu do temperatury topnienia i szybkim jego wydmuchaniu. Prędkość robocza odrzutowca w tym przypadku wynosi od 1,5 do 4 km na sekundę.
  • Temperatura - do powstania plazmy konieczne jest niemal natychmiastowe podgrzanie powietrza do 5000-30000 ° C. Wysoką temperaturę osiąga się poprzez wytworzenie łuku elektrycznego. Po osiągnięciu wymagana temperatura przepływ powietrza jonizuje i zmienia swoje właściwości, nabywając przewodnictwo elektryczne. Technologia cięcia plazmowego metalu polega na wykorzystaniu systemów wtrysku powietrza, a także osuszaczy, które usuwają wilgoć.
  • Obecność obwodu elektrycznego. Wszystkiego o cięciu metalu plazmą można się nauczyć tylko w praktyce. Ale niektóre funkcje należy wziąć pod uwagę jeszcze przed zakupem instalacji. Tak więc istnieją pochodnie plazmowe o pośrednim i bezpośrednim oddziaływaniu. A jeśli dla tego ostatniego konieczne jest, aby przetworzony materiał przepuszczał energię elektryczną i był uwzględniony w sumie sieć elektryczna(działa jak elektroda), to po pierwsze nie ma takiej potrzeby. Plazmę do cięcia metalu w tym przypadku uzyskuje się za pomocą wbudowanej elektrody wewnątrz uchwytu. Ta metoda jest stosowana do metali i innych materiałów, które nie przewodzą prądu.

Inną ważną kwestią do rozważenia jest to, że cięcie plazmowe grubego metalu praktycznie nie jest wykonywane, ponieważ prowadzi to do wzrostu kosztów materiałów i jest nieefektywne.

Charakterystyka i zasada cięcia metalu plazmą

Podstawową zasadę działania plazmowego cięcia metalu można opisać następująco:

Ponieważ proces ten związany jest z chwilowym nagrzewaniem ciętego materiału do stanu ciekłego, grubość metalu podczas cięcia wynosi:

  • aluminium do 120 mm;
  • miedź 80 mm;
  • stal węglowa i stopowa do 50 mm;
  • żeliwo do 90 mm.

Istnieją dwie główne metody obróbki materiałów, które wpływają na wydajność cięcia plazmowego. Mianowicie:

  1. Łuk plazmowy - metoda jest odpowiednia dla wszystkich rodzajów metali, które są w stanie przewodzić prąd elektryczny. Zazwyczaj w urządzeniach przemysłowych stosuje się cięcie łukiem plazmowym. Istota metody polega na tym, że plazma powstaje dzięki łukowi, który pojawia się bezpośrednio pomiędzy powierzchnią obrabianego materiału a palnikiem plazmowym.
  2. Strumień plazmowy - w tym przypadku łuk występuje w samej palniku plazmowym. Opcja przetwarzania plazmowego jest bardziej wszechstronna, umożliwia cięcie materiałów niemetalicznych. Jedyną wadą jest konieczność okresowej wymiany elektrod.

Cięcie plazmowe metalu działa jak zwykły łuk, ale bez użycia konwencjonalnych elektrod. Ale wydajność metody przetwarzania jest wprost proporcjonalna do grubości przetwarzanego materiału.

Szybkość i dokładność cięcia plazmowego

Jak w przypadku każdego innego rodzaju obróbki cieplnej, podczas cięcia plazmowego metalu dochodzi do pewnego stopienia metalu, co wpływa na jakość cięcia. Istnieją inne cechy charakterystyczne dla tej metody. Mianowicie:

Jakość wykonania pracy w dużej mierze zależy od profesjonalizmu mistrza. Czyste i precyzyjne cięcie z minimalnym odchyleniem od wymagane wymiary może być wykonywany tylko przez pracownika z wykształceniem specjalistycznym. Bez odpowiedniego przygotowania kręcone cięcie jest mało prawdopodobne.

Cięcie plazmowe metali nieżelaznych

Stosowany w obróbce metali nieżelaznych różne sposoby cięcie w zależności od rodzaju materiału, jego gęstości i inne specyfikacje. W przypadku cięcia stopów metali nieżelaznych wymagane są następujące zalecenia.

Gdzie jest używane cięcie plazmowe?

Stosowanie plazmotronów nie jest na próżno tak popularne. Przy stosunkowo prostej obsłudze i niskim koszcie ręcznego montażu (w porównaniu do innych urządzeń do cięcia) możliwe jest osiągnięcie wysokich wskaźników jakości cięcia.

Zastosowanie cięcia plazmowego metalu stało się powszechne w następujących obszarach produkcji:

Stosowanie przecinarek plazmowych nie zastąpiło ustawień ręcznych. Artystyczne cięcie metalu plazmą pozwala więc na wykonanie niepowtarzalnych detali, dokładnie zgodnych z intencjami artysty, do wykorzystania jako ozdobne ozdoby na ogrodzenia i schody, a także balustrady, płoty itp.

Cięcie plazmowe metalu - zalety i wady

Prawie nikt nie może się obejść bez cięcia metalu przedsiębiorstwo przemysłowe, w taki czy inny sposób związany z produktami walcowanymi. Szybkie cięcie materiału arkuszowego na wykroje, ozdobne kręcone cięcie metal plazmą, wycinanie precyzyjnych otworów – wszystko to można zrobić dość szybko przy pomocy palnika plazmowego. Zalety tej metody są następujące:
  • Wysoka wydajność i szybkość przetwarzania. W porównaniu z konwencjonalną metodą elektrodową można wykonać od 4 do 10 razy więcej pracy.
  • Opłacalność - metoda plazmowa dużo wygrywa na tle standardowe sposoby obróbka materiałów. Jedyne ograniczenia dotyczą grubości metalu. Cięcie plazmą stali o grubości powyżej 5 cm jest niepraktyczne i nieopłacalne ekonomicznie.
  • Dokładność - odkształcenia powstałe w wyniku obróbki cieplnej są prawie niezauważalne i nie wymagają późniejszej obróbki.
  • Bezpieczeństwo.

Wszystkie te zalety cięcia plazmowego metalu wyjaśniają, dlaczego metoda ta jest tak popularna nie tylko w zastosowaniach przemysłowych, ale także domowych.

Ale mówiąc o zaletach, należy zwrócić uwagę na pewne negatywne aspekty:

  • Ograniczenia związane z grubością cięcia. Nawet w przypadku silnych roślin maksymalna gęstość obrabianej powierzchni nie może przekraczać 80-100 mm.
  • Surowe wymagania dotyczące przetwarzania części. Mistrz jest zobowiązany do ścisłego przestrzegania kąta nachylenia noża od 10 do 50 stopni. Jeśli ten wymóg nie zostanie spełniony, naruszona zostanie jakość cięcia, a także przyspieszone zostanie zużycie komponentów.

Porównanie cięcia plazmowego i laserowego cięcia metalu

Różnica między cięciem laserowym metalu a plazmą polega na sposobach oddziaływania na powierzchnię materiału.

Systemy laserowe zapewniają większą wydajność i szybkość obróbki detali, natomiast po operacji obserwuje się mniejszy procent rozpływu. minus sprzęt laserowy jest jego wysoka cena, a także fakt, że grubość ciętego materiału musi być mniejsza niż 20 mm.

W porównaniu z laserem palnik plazmowy ma niższy koszt, więcej szeroki zakres aplikacje i funkcjonalność.