Головна »Статті» Переваги плазмового різання
Переваги та недоліки плазмового різання в порівнянні з іншими методами різання металів?
Різка металів - проблема, з якою доводиться стикатися і в цеху, і на будмайданчику, і в майстерні. Прості рішення на кшталт автогену влаштують багатьох, але не всіх. Якщо обсяг робіт з різання металу великий, а вимоги до якості різу високі, то варто подумати про використання апарату плазменного різання (плазмореза).
Перші установки і апарати плазмового різання з'явилися понад півстоліття тому, але широкому колу майстрів вони стали доступні тільки в останні два десятиліття.
ПЕРЕВАГИ:
Які переваги в роботі дає апарат або верстат плазмового різання металу в роботі?
1. При правильному підборі потужності він дозволить в 4-10 разів (у порівнянні кисневої пальником) підвищити продуктивність. За цим параметром плазморез поступиться лише промислової лазерної установки, зате набагато виграє в собівартості. Економічно доцільно використовувати плазмову різку на толщинах металу до 50-60мм. Киснева ж різка більш краща при розкрої сталевих листів товщиною понад 50 мм.
2. УНІВЕРСАЛЬНІСТЬ. Плазмова різка дозволяє обробляти і сталь, і чавун, і алюміній, і мідь, і титан, і будь-який інший метал, причому роботи виконуються з використанням одного і того ж обладнання: досить вибрати оптимальний режим по потужності і виставити необхідний тиск повітря. Важливо відзначити і те, що якість підготовки поверхні матеріалу особливого значення не має: іржа, фарба або бруд на заваді не стануть.
3. ТОЧНІСТЬ і найвища якість РЕЗА. Сучасні плазморізи забезпечують мінімальну ширину різу і "чисті" без напливів, перегартовування і грата кромки, майже не потребують додаткової обробки. Важливо й те, що зона нагріву оброблюваного матеріалу набагато менше, ніж при використанні автогену, а оскільки термічний вплив на ділянці різу мінімально, то і теплові деформації вирізаних деталей незначні, навіть якщо вони невеликої товщини.
4. БЕЗПЕКА, обумовлена відсутністю вибухонебезпечних газових балонів.
5. НИЗЬКИЙ рівень забруднення навколишнього середовища. Відносно економічної сторони питання, то абсолютно очевидно, що при великих обсягах робіт плазмова різка вигідніше тієї ж кисневої або, наприклад, механічної. В інших же випадках потрібно враховувати не матеріали, а трудомісткість використання. Наприклад, зробити фігурний рез в товстому листі недовго і автогеном, але може знадобитися тривала шліфовка країв.
Ну а тепер поговоримо про недоліки. Перший з них - відносно скромна максимально допустима товщина різу, яка навіть у потужних апаратів рідко перевищує 80-100 мм. У випадку ж з кисневої різкою максимально допустима товщина різу для стали і чавуну може досягати 500 мм.
Наступний недолік методу - досить жорсткі вимоги до відхилення від перпендикулярності різу. Залежно від товщини деталі кут відхилення не повинен перевищувати 10-50 °. При виході за ці межі спостерігається значне розширення різу і, як один з наслідків, швидкий знос витратних матеріалів.
Нарешті, складність робочого обладнання робить практично неможливим одночасне використання двох ризиків, підключених до одного апарату, що з успіхом застосовується при різанні штучним електродом.
Процес плазмового різання (принцип роботи плазмореза)
Для початку визначимо, що ж є плазма. В даному випадку це нагріте електричною дугою до високої температури (близько 25000 ° C) повітря в іонізованому стані. Останнє означає, що він втрачає властивості діелектрика і набуває здатності проводити електричний струм. У процесі різання плазмовий потік стає провідником для струму, розплавляють метал, і сам же його видуває.
Для початку визначимо, що ж є плазма. В даному випадку це нагріте електричною дугою до високої температури (близько 25000 ° C) повітря в іонізованому стані. Останнє означає, що він втрачає властивості діелектрика і набуває здатності проводити електричний струм. У процесі різання плазмовий потік стає провідником для струму, розплавляють метал, і сам же його видуває.
Робочий орган апарату називається плазмотрон. Під цим словом мається на увазі плазмовий різак з кабель-шланговим пакетом, що підключається до апарата. Іноді плазмотроном помилково називають апарат плазмового різання цілком. Різновидів плазмотронов досить багато. Але найбільш поширені і найбільше придатні для різання металів плазмотрони постійного струму прямої полярності. По виду дуги розрізняють плазмотрони прямого і непрямого дії. У першому випадку розрізати виріб включено в електричний ланцюг, і дугового розряд виникає між металевою деталлю і електродом плазмотрона. Саме такі плазмотрони застосовуються в пристроях, призначених для обробки металів, включаючи і апарати повітряно-плазмового різання. Плазматрони побічної дії застосовуються, в основному, для обробки неелектропровідних матеріалів (у них електрична дуга виникає в самому різаку).
Сопло - найважливіший елемент, що визначає можливості плазмотрона. При плазмовому різанні застосовуються сопла невеликого (до 3 мм) діаметра і великої (9-12 мм) довжини. Від розміру діаметра сопла плазмотрона залежить кількість повітря, яке здатний пропустити плазмотрон, цей параметр необхідно враховувати при підборі компресора. Це також впливає на ширину різу і охолодження плазмотрона. Що стосується довжини, то чим вона більша, тим вище якість різу. Однак надмірне збільшення цього параметра веде до зниження надійності роботи і швидкого руйнування сопла. Вважається, що довжина каналу повинна бути більше діаметра в 1,5-1,8 рази.
Електродом (катодом) всередині плазматрона служить металевий стрижень - інші конструкції в недорогих апаратах не застосовуються. Те ж можна сказати і про матеріал: різновидів достаток, але масово використовується лише електрод з гафнію.
Тепер пару слів про робочі газах, використовуваних при плазмовому різанні. Їх можна розділити на плазмообразующих і захисні (транспортують). Для різання в звичайних плазмових системах побутового призначення (сила струму дуги - нижче 200 А, максимальна товщина різу - до 50 мм) стиснене повітря застосовують і як плазмообразующий, і як захисний газ. При цьому досягається задовільний якість різу, хоча і спостерігається деяке азотування і окислення оброблюваної поверхні. У більш складних системах застосовуються інші газові суміші, що містять кисень, азот, водень, гелій, аргон.
Вибір апарату плазменного різання
Навіть найдоступніші апарати плазмового різання складні і досить дороги в порівнянні, наприклад, із зварювальними, тому до вибору недешевої техніки потрібно підходити усвідомлено. Перш за все необхідно визначитися, як зазвичай, з цілями і завданнями.
Перший параметр, без урахування якого марно враховувати інші, - це максимально допустима товщина різу. Дана величина зазвичай наводиться для вуглецевої сталі, рідше - для нержавіючої, ще рідше - для алюмінію і дуже рідко - для міді. Оскільки на максимально допустиму глибину різу сильно впливає теплопровідність матеріалу, то для сплавів на основі міді цей показник приблизно на 30% нижче, ніж для сплавів на основі заліза. І якщо в технічних характеристиках апарату заявлена максимально допустима товщина різу стали в 10 мм, це буде означати, що максимальна глибина різу мідних сплавів складе 7 мм. Таким чином, другим за важливістю показником стане тип сплаву, з яким доведеться працювати.
Наступний фактор - планований режим експлуатації плазмореза. Як і у випадку зі зварювальними апаратами, він визначається параметром "ПВ" (тривалість включення), який визначає відношення часу роботи апарату до часу, необхідного для його охолодження. У деяких промислових апаратах плазмового різання ПВ може наближатися до 100%, для ручної ж різання металу цілком достатньо 40-50%.
На практиці це виглядає наступним чином. Якщо ПВ плазмореза становить 50%, то протягом години експлуатації він повинен 30 хвилин працювати і 30 хвилин остигати. При ручному різанні доводиться час від часу переміщатися або переміщати виріб і періодично вимикати кнопку запалювання на плазмотроне. Це час якраз і йде в залік охолодження, і тому робота здається безперервною. Така формула дає збій при роботі з товстими листами металу або при автоматичній плазмовому різанні з ЧПУ, коли час різу може бути значним. Справа в тому, що параметр ПВ визначається для 10-хвилинного циклу, тому на початку зміни, поки апарат холодний, він буде відпрацювати без перерви і 15 хвилин навіть при низькому ПВ, а ось при циклічній роботі може відключитися і після 5 хвилин безперервної різання.
Коли ключові параметри, що визначають принципову можливість використання апарату, визначені, слід приділити увагу такому аспекту, як зручність використання. Тут першорядне значення набуває мобільність, точніше, радіус дії, на який можна вільно віддалятися від малорухливого апарату, "прикутого" до свого місця компресором. Так, довжина кабель-шлангового пакету плазмотрона може варіюватися до десятків метрів. До речі, важлива не тільки довжина: деякі виробники заявляють її на рівні 30 м і більше, але "забувають" повідомити про те, чи є еврораз'еми на плазмотроне і джерелі. Якщо таких роз'ємів немає, то вкоротити або подовжити плазмотрон навряд чи вийде, і всякий раз розмотувати його для того, щоб різати невеликі за розмірами листи, буде утомливо. Головний же мінус довгого плазматрона не в цьому, а в тому (і виробники про це, як правило, теж мовчать!), Що при його довжині понад 20 метрів спостерігається втрата потужності, причому досить відчутна. Тому найрозумніше вибирати плазмотрон невеликий (6-12 м) довжини, оснащений еврораз'емом, щоб при необхідності була можливість подовжити конструкцію, використовуючи бистронаращіванмий подовжувач плазмотрона. Це буде, до речі, зручно і при роботі на відкритому повітрі в несприятливих умовах, коли виносити з приміщення апарат небажано. Однак, як уже зазначалося, використовувати подовжувач потрібно лише в разі дійсної необхідності.
Дуже важливе питання - проблема витратних матеріалів: електродів (катодів) і сопел. Важливо, щоб вони були доступні і недорогі. Як правило, знос цих деталей відбувається або одночасно або з невеликим "розкидом" (один катод на два сопла). Одного сопла в середньому вистачає на цілу робочу зміну (при роботі з деталями, товщиною до 10 мм).
Момент, що не відноситься безпосередньо до плазматрон, але вимагає обов'язкового обліку, - це система подачі повітря. Якщо відкинути самі малопотужні моделі, обладнані вбудованим компресором і сприймаються багатьма професіоналами як малокорисні іграшки, то слід пам'ятати, що для роботи плазматрон потрібен потужний компресор. І не він один: при досить великій витраті повітря (100-250 л / хв при 0,4-0,6 МПа) жорсткі вимоги пред'являються і до його якості, а значить не обійтися без допоміжних пристроїв - таких як волого і масловіддільники, фільтри. Вступати в апарат повітря повинне рівномірно, без пульсацій, оскільки вони серйозно впливають на стійкість сопел і електродів, на стабільність підпалу дуги і, як наслідок, на якість різу, а значить, потрібен об'ємний ресивер.
ПРОПОЗИЦІЯ ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЯ
Більшість апаратів з плазмотронами повітряного охолодження придатні для різання металевих деталей товщиною до 50 мм. Для різання деталей товщиною понад 50 мм або для збільшення продуктивності застосовують більш складні і дорогі апарати з плазмотронами водяного охолодження
Максимальна глибина різу визначає товщину матеріалу, яка може бути розрізана даними апаратом в принципі. Швидкість роботи при цьому до уваги не береться. Щоб комфортно і швидко працювати з деталями товщиною 3-4 мм, слід вибирати апарат, максимально допустима глибина різу якого - 8-10 мм.
Уніфіковані роз'єми для плазмотронів провадяться відповідно до європейських стандартів і складаються з розеток (з боку джерела плазми) і виделок (з боку різака). Перевага подібної системи полягає в можливості при необхідності подовжити або вкоротити конструкцію без відчутної втрати потужності, міцності і електричного контакту.
Знос сопла полягає в порушенні його геометричної форми, що негативно впливає на якість різу. Знос ж катода приводить до вироблення стержня (допустима глибина вироблення - не більше 1,5 мм), в результаті чого може відбутися пригорання катода до голівці плазмотрона і його (плазмотрона) перегрів.
При мінусових температурах необхідно дотримуватися певних запобіжних заходів. Оскільки в ресівері і шлангах утворюється конденсат, який в разі замерзання може вивести з ладу обладнання, то після закінчення робіт шланги обов'язково продувають, а сам компресор зберігають в приміщенні з плюсовою температурою.