Установка воздушно плазменной резки


Как пользоваться аппаратом воздушно-плазменной резки?

Оборудование для воздушно-плазменной резки все чаще применяется на небольших предприятиях, в маленьких мастерских и даже частными лицами – эти аппараты не такие мощные и универсальные, как установленные на крупных промышленных предприятиях, но они позволяют эффективно и качественно решать круг задач по обработке металла. Кроме того, за ними большой плюс – они мобильны.

Любая установка для воздушно-плазменной резки, переносная или промышленная, работает по следующему принципу. При запуске устройства между электродом его резака (плазмотрона) и разрезаемым металлом либо соплом того же резака образуется электрическая дуга, называемая дежурной и имеющая температуру до 5000 °C. Сразу после этого в сопло под давлением подается газ.

В результате температура дуги возрастает до 20 000 °C, что, в свою очередь, приводит к ионизации газа и преобразованию его в низкотемпературную плазму (по-другому высокотемпературный газ). Газовая струя продолжает нагреваться от дуги, и ее ионизация при этом возрастает, что завершается повышением температуры плазмы до 30 000 °C. В этот момент происходит электрический пробой через струю газа (плазмы), который в ионизированном состоянии при такой температуре превращается в проводник между обрабатываемым металлом и электродом плазмотрона.

То есть зажигается другая электрическая дуга, так называемая рабочая. Дежурная при этом сразу отключается. Воздушно-плазменная установка переходит в рабочий режим. При этом скорость выхода плазмы из сопла резака может достигать 500–1500 м/с. Ионизированная струя газа ярко светится, попадая на заготовку в месте реза, разогревает ее локально и плавит, как показано на видео.

Газы, используемые для создания плазмы:

Во всех плазменных установках применяют удаление с поверхности выполняемого реза расплавленных частиц металла и охлаждение сопла. Это производится потоком газа либо жидкости. Мощные стационарные промышленные установки способны разрезать металл толщиной до 200 мм.

Все оборудование делится на устройства косвенного действия, предназначенное для резки бесконтактным способом, и прямого действия – для контактной. Первый тип применяют в основном для обработки различных неметаллических материалов (как на видео). В них дежурная дуга образуется между соплом и электродом плазмотрона.

Оборудование прямого действия применяют для резки различных металлов и их сплавов. При работе разрезаемая заготовка подключается к плюсовому выходу плазменного устройства, становясь частью его электрической схемы. Все аппараты для ручной резки металлов являются устройствами второго типа – прямого действия. В них для создания плазмы, охлаждения сопла и обдува поверхности реза обычно используют воздух, подаваемый из баллона или от компрессора. Аппараты бывают инверторные и трансформаторные.

Первые, по сравнению со вторыми, компактны, эстетичны, потребляют меньше электроэнергии и мало весят, что немаловажно при работах на выезде. У них также выше на 30 % КПД и более стабильная электрическая дуга. Однако инверторы менее мощные и довольно чувствительны к перепадам напряжения в сети. Трансформаторы более надежны и долговечны, не боятся скачков питания и их можно использовать для резки металлов большей толщины.

Чтобы правильно выбрать аппарат для резки металлов, следует точно определить тот круг работ, для которых его предполагается использовать. А именно: с какими заготовками надо будет работать, какой толщины, из какого металла, какова ожидаемая интенсивность загрузки устройства.

Прежде, чем приступать к работе, следует позаботиться о мерах безопасности. Надо убедиться, что напряжение питающей сети именно то, на которое рассчитан аппарат (380 В либо 220 В), а проводники сети и ее защита выдержат нагрузку, создаваемую устройством. Затем надо позаботиться о добротном заземлении рабочей подставки или стола, окружающих металлических предметов и розетки (сделайте это своими руками!).

Нужно проверить, что силовые кабели и аппарат воздушно-плазменной резки в идеальном рабочем состоянии и не имеют повреждений. Подключать оборудование к сети следует через УЗО (устройство защитного отключения). Чтобы уберечь себя от травмирования и возможных профзаболеваний, работать надо в специальной экипировке:

Подключив своими руками все элементы устройства, в соответствии с инструкцией к нему, следует установить аппарат в таком месте и таким образом, чтобы его корпус хорошо охлаждался и на него не попадали брызги расплавленного металла. Подсоединение к оборудованию компрессора или баллона со сжатым газом должно быть выполнено через масло- и влагоотделитель. Эти вещества, попав в камеру плазмотрона, могут привести к его поломке и даже взрыву.

Необходимо отрегулировать давление газа, подаваемого в плазмотрон – оно должно соответствовать характеристикам аппарата. При избыточном давлении некоторые детали плазмотрона могут прийти в негодность, а при недостаточном – поток плазмы будет нестабильным и часто прерывающимся. Когда необходимо резать емкости, где ранее хранились горючие или легковоспламеняющиеся материалы, их следует тщательно очистить. Если на поверхности заготовки, которую надо обработать, есть масляные пятна, окалина или ржавчина, их лучше удалить, так как при нагреве они могут выделять ядовитые пары.

Чтобы рез выходил ровным, без наплывов и окалины, как это показано на видео, требуется правильно подобрать скорость резки и силу тока. В ниже представленных таблицах приведены оптимальные значения этих параметров для различных металлов и их толщин.

При отсутствии опыта подобрать скорость перемещения резака своими руками будет сложно. Поэтому поначалу рекомендуется ориентироваться на следующее: вести плазмотрон следует так, чтобы с противоположной обрабатываемой стороны металла были видны вылетающие искры, как это показано на видео. Отсутствие искр будет свидетельствовать о том, что плазма еще не разрезала заготовку насквозь. В то же время следует иметь в виду, что чрезмерно медленное перемещение резака оказывает негативное влияние на качество реза – на кромках металла появляются наплывы и окалина. Кроме того, плазма может нестабильно гореть и даже гаснуть.

Сначала зажигают электрическую дугу. Перед этим надо продуть плазмотрон воздухом, тем самым удалив из него инородные частицы и случайный конденсат. Для этого нажимаем, а потом отпускаем кнопку зажигания дуги. У аппарата при этом запускается режим продувки. Выждав около 30 секунд, нажимаем и уже удерживаем кнопку поджига. Между наконечником сопла плазмотрона и электродом должна зажечься дежурная дуга. Горит она, как правило, 2 секунды. За это время надо зажечь рабочую (основную) дугу.

Она должна образоваться автоматически в результате процессов, описанных выше, но чтобы это произошло, плазмотрон необходимо держать достаточно близко от поверхности металла, но ни в коем случае не касаться его.

После загорания рабочей дуги дежурная гаснет, а из сопла плазматрона начинает проистекать поток режущей плазмы, как это показано на видео, и можно начинать резку. Если с первого раза рабочую дугу зажечь не удалось, отпускаем кнопку зажигания и нажимаем ее снова для нового цикла. Рабочая дуга может не зажигаться по следующим причинам:

Также бывает, что рабочая дуга гаснет в процессе работы. Чаще всего, это случается из-за несоблюдения нужного расстояния между поверхностью металлов и плазмотроном, а также когда изношен электрод последнего.

Соблюдение расстояния между поверхностью металлов и плазмотроном при резке своими руками является не менее сложной задачей, чем выдерживание нужной скорости обработки. Оптимальное расстояние составляет всего 1,6–3 мм. Работая руками, постоянно удерживать резак на такой высоте довольно сложно, тем более, что касаться поверхности металла плазмотроном нельзя. Руку периодически сбивает дыхание или невольные движения тела, и рез в результате получается неровным. Чтобы соблюдать нужное расстояние, пользуются специальными упорами (как показано на видео), которые надевают на сопло.

При резке своими руками также следует обращать внимание на угол, под которым надо держать плазмотрон относительно металла. Он должен быть строго перпендикулярен поверхности заготовки. В зависимости от вида обрабатываемого металла допускаются отклонения от прямого угла в 10–50°. Когда заготовка очень тонкая, плазмотрон можно вести под незначительным углом, иначе тонкий металл в процессе резки будет сильно деформирован.

При воздушно-плазменном раскрое своими руками также важно помнить, что в процессе работы расплавленный металл не должен попадать на кабели, шланги и сопло плазмотрона. И главное – необходимо соблюдать технику безопасности.

tutmet.ru

Технология воздушно плазменной резки металлов

Одним из самых эффективных современных методов обработки металлов является воздушно-плазменная резка.

Под понятием воздушно-плазменной резки подразумевают процесс, при котором плавление металла происходит посредством высокотемпературного ионизированного газа, подаваемого под давлением.

Использование плазморезов (это установка для сварки) отличается простотой эксплуатации и доступно не только профессионалам, но и домашним мастерам, предпочитающим делать своими руками резку металла.

С применением воздушно-плазменного вида сварки качество резки металлических материалов повысилось в разы:

К тому же, цена сварочных работ стала ниже.

Особенности устройств для плазменной резки

Плазморез — это аппарат для воздушно-плазменной резки, в котором основным режущим инструментом является струя плазмы.

Аппарат оборудован следующими устройствами:

Как происходит резка плазмой?

Высокая эффективность обработки металла, которую обеспечивает технология воздушно-плазменной резки, обусловлена воздействием на материал плазменной струи.

Плазма — это ионизированный газ высокой температуры, который получается в результате интенсивного сжатия воздуха.

Это происходит так. Высокочастотный ток, поступающий в плазмотрон из источника питания, разжигает электрическую дугу до температуры от +6000 до +8000 °С.

Видео:

В результате чего сжатый воздух или другой рабочий газ, который подается в камеру под давлением, ионизируется и становится плазмой.

А так как сопло имеет зауженную книзу форму, скорость выхода плазмы через отверстие увеличивается наравне с ее температурой.

К моменту соприкосновения с поверхностью металла, скорость движения плазмы достигает 800 м/с, а ее температура может доходить до отметки в 30000°С.

Скорость плазменного потока зависит от общего расхода рабочего газа и диаметра сопла, через которое он выходит.

В зависимости от конечной цели сварки, применяют 2 способа резки:

Чем обусловлен выбор плазмореза?

Главным правилом выбора любого оборудования считается соответствие его технического и эксплуатационного потенциала конечной цели-результату. Тем более что цена устройства тоже определяется его техническими характеристиками.

Таким образом, правильно выбранная установка для воздушно плазменной резки определяется определенными критериями.

Интенсивность загрузки, в зависимости от уровня эксплуатации — своими руками для бытовых потребностей или на промышленном уровне.

Видео:

Для небольших мастерских оптимально подходят воздушно-плазменное оборудование инверторного типа со стабильной дугой и средним уровнем КПД.

Такой тип устройств устойчив к скачкам напряжения, но больше весит, а его цена находится в средней категории.

Тогда как для домашней сварки лучше использовать ручной плазморез компрессорного типа, работающий при стабильном напряжении. Его цена, как правило, более доступна.

Сила тока и толщина металла. Эти два критерия объединены не случайно.

Их взаимосвязь определяется спецификой аппарата для плазменной резки — чем толще металлическая заготовка, тем большая сила тока потребуется для ее обработки.

То есть, производительность плазмореза зависит от величины напряжения.

Кроме того, цена оборудования для плазменной резки зависит от запаса его мощности. И чем мощнее аппарат, тем выше его цена.

Режим работы оборудования. Определяется продолжительностью сварки.

Одним из важных эксплуатационных параметров, указанных в технических характеристиках любого плазмореза, является продолжительность включения (ПВ).

Этот показатель может составлять от 35% до 100%, что, соответственно, означает непрерывную загрузку в течение 3,5 минут или 100 минут.

Если аппарат используется в домашних условиях, интенсивность его загрузки можно регулировать, так как изготовление хозяйственных предметов не требует непрерывной работы.

К примеру, если ПВ устройства равняется 35%, что означает 3,5 минуты непрерывной работы, то по истечению указанного времени, аппарат необходимо выключить и подождать, пока он остынет.

Но для сварки на промышленном уровне нецелесообразно использовать оборудование, показатель ПВ которого составляет меньше 100%. Правда, и цена такого аппарата будет на порядок выше.

Особенности работы с плазморезом в домашних условиях

Использование плазмореза в бытовых условиях — отличный способ сделать что-либо своими руками.

После того как знакомство с устройством и принципом работы аппарата для воздушной плазменной резки, а также выбор нужного типа оборудования состоялись, необходимо принять к сведению еще некоторые моменты: меры безопасности, подготовка оборудования к работе, эксплуатация, согласно требованиям, указанным в техническом паспорте.

Видео:

Наряду с удовольствием сделать плазменную резку своими руками, существует немало опасностей. К их числу относится: поражение электрическим током, раскаленным металлом, плазмой или ультрафиолетовым излучением.

Поэтому, прежде чем приступить к плазменной резке своими руками, необходимо подготовить аппарат к дальнейшей эксплуатации.

А именно:

Если нет достаточного опыта работы с плазморезом своими руками, то нужно ориентироваться на искры, которые появляются с обратной стороны материала в процессе обработки.

Отсутствие искр — верный знак того, что заготовка еще не разрезана. Также не стоит вести резак слишком медленно. Это может привести к плохому качеству резки.

Нередко при резке своими руками возникает проблема неровного шва.

Чтобы этого не случилось, необходимо следить за положением плазмореза — оно должно быть строго перпендикулярным по отношению к плоскости заготовки.

Также важно использовать дистанционные упоры, с их помощью сохранить стабильное расстояние между соплом устройства и обрабатываемой поверхностью значительно проще.

Видео:

Освоить плазменную резку самостоятельно вполне по силам даже неопытным мастерам.

Главное, не игнорировать правила техники безопасности и вовремя менять расходные материалы — сопло и электрод.

rezhemmetall.ru

Что такое воздушно-плазменная резка: принцип работы, преимущества, правила работы

В современных мастерских все чаще вместо всем привычных болгарок применяются аппараты для воздушно-плазменной резки. Установка воздушно плазменной резки позволяет проводить резку, включая фигурную обработку, выравнивание кромок, создание отверстий и проемов, а также проводить сложные по технологии работы. При этом качество реза отменное – не остается неровных кромок, заусенец, не образуется окалина. Аппараты могут с успехом использоваться как при резании металлических изделий, так и не металлических предметов – бетона, керамики, пластика и т.п.

Важной особенностью будет то, что при обработке не возникает деформаций, так как нагрев местный (в зоне резки). Также немаловажным фактом будет простота работы на устройстве (плазморезе). С ним способен разобраться даже новичок. Однако для того, чтобы качество результата оправдало ожидания, желательно изучить устройство плазмореза и технологию работы с ним.

Для более опытных домашних мастеров мы предлагаем инструкцию по сборке плазмореза своими руками.

Суть процесса

Принцип технологии заключается в том, что обрабатываемая заготовка локально интенсивно нагревается сжатой дугой. При этом расплавленный металл удаляется из обрасти резки потоком плазмы, подаваемой из плазмотрона.

Современные плазморезы могут работать по одной из двух схем:

  1. Подача плазменной дуги.
  2. Подача плазменной струи.

Изучение процессов и практика применения показали, что плазменно-дуговая резка характеризуется большей эффективностью, так как наибольшая мощность формируется за пределами наконечника. По этой причине этот метод более активно используется при разрезании металлических деталей. Плазменная струя не очень распространена и при этом активнее при обработке не металлических изделий.

Основной рабочей частью является плазмотрон, состоящий из электрода (катода), сопла и изолирующей части меж ними.

Плазмотрон для ручной воздушно плазменной резки – это дуговая камера цилиндрической формы с выходным каналом небольшого диаметра, формирующий сжатый плазменный поток. Чтобы разжечь плазменный поток применяется электрод, размещаемый, как правило, на задней стенке дуговой камеры.

Плазмообразующей средой является подаваемый в дуговую камеру рабочий газ. После того, как газ поступает в зону действия дуги, происходит образование плазмы. При этом образовавшийся плазменный поток служит стабилизатором дугового заряда. Благодаря подаваемому газу и диаметру формирующего канал происходит ограничивание сечения размера дуги, т.е. она сжимается. В свою очередь сжатие приводит к увеличению температуры плазменного потока до 20 000 градусов. Скорость потока, выходящего из плазматрона, может достигать 2 – 3 км/с. Мощность – до 10 Вт/см.

Важно отменить, что в этом температурном диапазоне электропроводность плазмы становится близкой к проводимости металлической детали.

Технология предполагает использование различных электродов – из бериллия, тория, гафния или циркония. Именно эти металлы в рабочей среде позволяют создавать на поверхности электрода особые тугосплавные оксиды, которые защищают его от преждевременного разрушения. Однако другой стороной использования подобных металлов является их токсичность.

Основным отличием от газокислородной резки является то, что она не выделяет большое количество тепла. При этом также необходимо некоторое время для прогрева места резки. Воздушно-дуговой резак за счет высоких температур и скорости плазменного потока позволяет выполнять резку практически моментально.

Разновидности плазменной резки

Исходя из типа используемой рабочей среды, можно выделить 3 типа технологии плазморезания:

Благодаря защитным средам воздушно дуговая резка металла не только в разы повышает производительность производства, но и увеличивает степень пожаробезопасности, так как используемые материалы безопасны.

Применяемые газы и их особенности

Воздушно плазменная резка металлов может осуществляться с применением одного из видов газа. Условно их возможно разделять на защитный и плазмообразующий.

В быту, т.е. толщинах металла до 50 миллиметров и силе тока до 200 А в чаще всего применяется сжатый воздух, используемый как в защитных, так и плазмообразующих целях. В промышленности применяются другие газы и смеси с содержанием кислорода, азота, аргона, гелия или водорода.

Характер плазмообразующей струи определяет качество и скорость резания, а также нюансы химико-физических процессов на обрабатываемых кромках. Вышеназванные газы и смеси могут использоваться для обработки почти всех металлов. Однако существуют исключения, когда их работа не допустима. К примеру, при резании титана нельзя применять азот, водород и смеси их содержащие.

Применяемое оборудование

Для осуществления плазменной резки используются различного типа аппараты. Источником тока могут выступать различные приспособления, включающие в себя трансформаторы, реле, осцилляторы.

Для бытовой резки вполне подходят небольшие, компактные модели, которыми можно разрезать детали с толщиной до 12 миллиметров. В промышленности используются более габаритные установки со значительной мощностью и другим напряжением, способные разрезать изделия до 100 миллиметров. Все обладают схожим принципом действия и отличаются лишь своими габаритами и номинальной мощностью.

Основной рабочий орган – плазмотрон – во всех плазморезах имеет одинаковое устройство с разницей лишь в размерах. Имеется рукоятка с кнопкой пуска, стержневой электрод (в качестве катода) и внутреннее сопло (в качестве анода), меж которых и возникает дуга. С помощью завихрителя потока направляется сжатый воздух и повышается температура. Благодаря изолятору происходит защита внешних частей от перегрева и контакта электродов. Наружное сопло выбирается исходя из предполагаемой толщины разрезаемой заготовки. Наконечник защищает сопло от летящих расплавленных металлических брызг. Воздух подается по шлангу, а давление регулируется с помощью клапана.

Преимущества использования плазморезов

Принцип действия аппаратов воздушно-плазменной резки обеспечивает ряд достоинств перед иными технологиями разделки металла:

Правила применения аппаратов

Для начала продувается плазмотрон сжатым воздухом, удаляя остатки конденсата и загрязнения. Затем поджигается электродуга, т.е. нажимается и отпускается кнопка поджига дуги. Аппарат при этом запускает режим продувки. После 30 секундной паузы возможно нажать и удерживать кнопку розжига. В промежутке меж наконечником сопла и электродом возникает дежурная дуга. Продолжительность ее горения около 2 секунд. В это время должна автоматически разжигаться рабочая дуга. При этом важно удерживать плазмотрон как можно ближе к металлу, но не касаться его поверхности.

После возгорания рабочей дуги должно произойти погасание дежурной. В это время сопло должно подавать воздушно-плазменный поток, которым можно проводить непосредственно резание. Если сразу рабочая дуга не разгорелась, весь процесс нужно повторить сначала.

Рабочая дуга может не разгореться по следующим причинам:

Не редко происходит погасание рабочей дуги в процессе разделывания. Происходит это из-за нарушения необходимого расстояния меж поверхностью детали и плазмотрном, а также когда наблюдается полный износ рабочего электрода.

В работе также необходимо иметь в виду угол, под которым осуществляется резка. Его необходимо выдерживать строго 90 градусов относительно поверхности металла. Исходя из типов материалов и технологий резки, воздушно-дуговой резак можно отклонять на10 – 50°, но обосновано. Иначе разделывание с отклонением угла может приводить к деформациям металла.

Меры безопасности

Технология воздушно-плазменной резки имеет определенные опасности – влияние тока, повышенной температуры, горячей окалины и ультрафиолета. Поэтому следует соблюдать определенные правила безопасности:

Если соблюдать элементарные правила безопасности, то избежать травм и профессиональных заболеваний не составит труда.

oxmetall.ru

Статьи по теме

Все чаще в небольших частных мастерских и на маленьких предприятиях используют аппараты плазменной резки металла вместо болгарок и других аппаратов. Воздушно-плазменная резка позволяет выполнять качественные прямые и фигурные резы, выравнивать кромки листового металла, делать проемы и отверстия, в том числе и фигурные, в металлических заготовках и другие более сложные работы. Качество получившегося реза просто великолепно, он получается ровным, чистым, практически без окалины и заусениц, а также аккуратным. С помощью технологии воздушно-плазменной резки можно обрабатывать практически все металлы, а также нетокопроводящие материалы, такие как бетон, керамическая плитка, пластик и дерево. Все работы выполняются быстро, заготовка нагревается локально, только в области реза, поэтому металл заготовки не меняет своей геометрии вследствие перегрева. С аппаратом плазменной резки или как его еще называют – плазморезом сможет справиться даже новичок без опыта сварки. Но чтобы результат не разочаровал, все же не помешает изучить устройство плазмореза, понять его принцип действия, а также изучить технологию, как работать аппаратом воздушно-плазменной резки.

Устройство аппарата воздушно-плазменной резки

Знание устройства плазмореза позволит не только более осознанно производить работы, но и создать самодельный аналог, для чего необходимы не только более глубокие знания, но и желательно инженерский опыт.

Аппарат воздушно-плазменной резки состоит из нескольких элементов, среди которых:

Источник питания для плазмореза служит для того, чтобы преобразовывать напряжение и подавать на резак/плазмотрон определенную силу тока, благодаря чему загорается электрическая дуга. В качестве источника питания могут выступать трансформатор или инвертор.

Плазмотрон – основной элемент аппарата воздушно-плазменной резки, именно в нем происходят процессы, благодаря которым появляется плазма. Плазмотрон состоит из сопла, электрода, корпуса, изолятора между соплом и электродом и каналов для воздуха. Такие элементы как электрод и сопло являются расходными материалами и требуют частой замены.

Электрод в плазмотроне является катодом и служит для возбуждения электрический дуги. Самым распространенным металлом, из которого делают электроды для плазмотронов, является гафний.

Сопло имеет конусообразную форму, обжимает плазму и формирует плазменную струю. Вырываясь из выходного канала сопла, плазменная струя дотрагивается до заготовки и разрезает ее. Размеры сопла влияют на характеристики плазмореза, его возможности и технологию работы с ним. Самый распространенный диаметр сопла – 3 – 5 мм. Чем больше диаметр сопла, тем больший объем воздуха в единицу времени оно можно пропустить через себя. От количества воздуха зависит ширина реза, а также скорость работы плазморезом и скорость охлаждения плазмотрона. Самая распространенная длина сопла 9 – 12 мм. Чем больше длина сопла, тем аккуратнее рез. Но слишком длинное сопло больше подвержено разрушению, поэтому оптимально длину увеличивают на размер, равный 1,3 – 1,5 диаметра сопла. Следует учитывать, что каждому значению силы тока соответствует оптимальный размер сопла, который обеспечивает стабильное горение дуги и максимальные параметры резки. Уменьшать диаметр сопла и делать менее 3 мм нецелесообразно, так как значительно снижается ресурс всего плазмотрона.

Компрессор подает сжатый воздух в плазмотрон для образования плазмы. В аппаратах воздушно-плазменной резки воздух выступает в качестве и плазмообразующего газа, и защитного. Существуют аппараты со встроенным компрессором, как правило, они маломощные, а также аппараты с внешним воздушным компрессором.

Кабель-шланговый пакет состоит из электрокабеля, соединяющего источник питания и плазмотрон, а также шланга для подачи воздуха от компрессора в плазмотрон. Что конкретно происходит внутри плазмотрона, рассмотрим ниже.

 

Принцип работы аппарата воздушно-плазменной резки

Установка воздушно плазменной резки работает по описанному ниже принципу. После нажатия кнопки розжига, которая находится на ручке плазмотрона, от источника питания на плазмотрон начинает подаваться ток высокой частоты. В результате загорается дежурная электрическая дуга. По причине того, что образование электрической дуги между электродом и заготовкой напрямую затруднительно, то в качестве анода выступает наконечник сопла. Температура дежурной дуги составляет 6000 – 8000 °С, а столб дуги заполняет весь канал сопла.

Спустя пару секунд после розжига дежурной дуги в камеру плазмотрона начинает подаваться сжатый воздух. Он проходит сквозь дежурную электрическую дугу, ионизируется, нагревается и увеличивается в объеме в 50 – 100 раз. Форма сопла плазмотрона заужена книзу, благодаря чему воздух обжимается, из него формируется поток, который вырывается из сопла со скоростью, близкой к звуковой – 2 – 3 м/с. Температура ионизированного разогретого воздуха, вырывающегося из выходного отверстия сопла, может достигать 20000 – 30000 °С. Электропроводность воздуха в этот момент примерно равна электропроводности обрабатываемого металла.

Плазмой как раз и называется разогретый ионизированный воздух, вырывающийся из сопла плазмотрона. Как только плазма достигает поверхности обрабатываемого металла, зажигается рабочая режущая дуга, в этот момент дежурная дуга гаснет. Режущая дуга разогревает заготовку в месте соприкосновения, локально, металл начинает плавиться, появляется рез. Расплавленный металл вытекает на поверхность заготовки и застывает в виде капель и мелких частичек, которые тут же сдуваются потоком плазмы. Данный способ воздушно-плазменной резки называют резкой плазменной дугой (дуга прямого действия), так как обрабатываемый металл входит в электрическую схему и является анодом режущей дуги.

В описанном выше случае для разрезания заготовки используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги, а также плазмы столба и вытекающего из него факела. Для резки плазменной дугой используется дуга постоянного тока прямой полярности.

Плазменно-дуговая резка металла используется в таких случаях: если необходимо изготовить детали с фигурными контурами из листового металла, или изготовить детали с прямыми контурами, но так, чтобы не пришлось обрабатывать контуры дополнительно, для резки труб, полос и прутов, для вырезки отверстий и проемов в деталях и другого.

Но также есть еще один способ плазменной резки – резка плазменной струей. В таком случае режущая дуга загорается между электродом (катодом) и наконечником сопла (анодом), а обрабатываемая заготовка не включена в электрическую цепь. Часть плазмы выносится из плазмотрона в виде струи (дуга косвенного действия). Обычно такой способ резки используют для работы с неметаллическими нетокопроводящими материалами – бетоном, керамической плиткой, пластмассой.

Подача воздуха в плазмотрон прямого действия и косвенного действия производится по-разному. Для резки плазменной дугой требуется аксиальная подача воздуха (прямая). А для резки плазменной струей требуется тангенциальная подача воздуха.

Тангенциальная или вихревая (осевая) подача воздуха в плазмотрон необходима для того, чтобы катодное пятно располагалось строго по центру. Если тангенциальная подача воздуха нарушена, неизбежно смещение катодного пятна, а с ним и плазменной дуги. В результате плазменная дуга горит не стабильно, иногда загорается две дуги одновременно, а также весь плазмотрон выходит из строя. Воздушно-плазменная резка самодельная не способна обеспечить тангенциальную подачу воздуха. Так как для устранения турбулентностей внутри плазмотрона используют сопла специальной формы, а также вкладыши.

Сжатый воздух используется для воздушно-плазменной резки таких металлов:

А вот для резки титана воздух использовать категорически нельзя. Более детально тонкости работы аппаратом ручной воздушно-плазменной резки рассмотрим ниже.

 

Как выбрать аппарат воздушно-плазменной резки

Чтобы сделать правильный выбор плазмореза для частных бытовых нужд или маленькой мастерской, необходимо точно знать для каких целей он будет использоваться. С какими заготовками придется работать, из какого материала, какой толщины, какова интенсивность загрузки аппарата и многое другое.

Для частной мастерской вполне может сгодиться инвертор, так как у таких аппаратов более стабильная дуга и больший на 30 % КПД. Трансформаторы подходят для работы с заготовками большей толщины и не боятся перепадов напряжения, но при этом они больше весят и менее экономичны.

Следующая градация – плазморезы прямого и косвенного действия. Если планируется резать только металлические заготовки, то необходим аппарат прямого действия.

Для частной мастерской или домашних нужд необходимо приобретать ручной плазморез с встроенным или внешним компрессором, рассчитанный на определенную силу тока.

Сила тока плазмореза и толщина металла

Сила тока и максимальная толщина заготовки – основные параметры для выбора аппарата воздушно-плазменной резки. Они взаимосвязаны между собой. Чем большую силу тока может подавать источник питания плазмореза, тем более толстую заготовку можно обрабатывать с помощью данного аппарата.

Выбирая аппарат для личных нужд, необходимо точно знать, какой толщины заготовки будут обрабатываться и из какого металла. В характеристиках плазморезов указывается и максимальная сила тока, и максимальная толщина металла. Но обратите внимание на то, что толщина металла указана из расчета на то, что обрабатываться будет черный металл, а не цветной и не нержавейка. А сила тока указана не номинальная, а максимальная, на данных параметрах аппарат может работать совсем непродолжительное время.

Для резки разных металлов требуется различная сила тока. Точные параметры можно увидеть в таблице ниже.

Таблица 1. Сила тока, необходимая для резки различных металлов.

Например, если планируется резать стальную заготовку толщиной 2,5 мм, то необходима сила тока 10 А. А если заготовка выполнена из цветного металла, например, меди толщиной 2,5 мм, то сила тока должна быть 15 А. Чтобы рез получился высокого качества, необходимо учитывать некий запас мощности, поэтому лучше приобрести плазморез, рассчитанный на силу тока в 20 А.

На аппарат воздушно-плазменной резки цена напрямую зависит от его мощности – выдаваемой силы тока. Чем больше сила тока, тем дороже аппарат.

Режим работы – продолжительность включения (ПВ)

Режим работы аппарата определяется интенсивностью его загрузки. На всех аппаратах указан такой параметр, как продолжительность включения или ПВ. Что она означает? Например, если указана ПВ=35%, то это означает, что плазморезом можно работать 3,5 минуты, а затем ему необходимо дать остыть в течение 6,5 минут. Цикл продолжительности включения рассчитан на 10 минут. Есть аппараты с ПВ 40%, 45%, 50%, 60%, 80%, 100%. Для бытовых нужд, где аппарат не будет использоваться постоянно, достаточно аппаратов с ПВ от 35% до 50%. Для машинной резки с ЧПУ используются плазморезы с ПВ=100%, так как они обеспечивают непрерывную работу в течение всей смены.

Обратите внимание, что в процессе работы с ручной воздушно-плазменной резкой существует необходимость переместить плазмотрон или перейти на другой конец заготовки. Все эти интервалы учитываются в счет времени охлаждения. Также продолжительность включения зависит от загрузки аппарата. Например, с начала смены даже плазморез с ПВ=35% может без перерыва работать 15 – 20 минут, но чем чаще им будут пользоваться, тем короче будет время беспрерывной работы.

 

Воздушно-плазменная резка своими руками – технология работы

Плазморез выбрали, с принципом работы и устройством ознакомились, пора приступать к работе. Чтобы не наделать ошибок, для начала не помешает ознакомиться с технологией работы с аппаратом воздушно-плазменной резки. Как соблюсти все меры безопасности, как подготовить аппарат к работе и правильно подобрать силу тока, а затем, как разжечь дугу и соблюдать необходимую дистанцию между соплом и поверхностью заготовки.

Позаботьтесь о безопасности

Воздушно-плазменная резка сопряжена с рядом опасностей: электрический ток, высокая температура плазмы, раскаленный металл и ультрафиолетовое излучение.

Меры безопасности при работе с плазморезом:

То, что сеть должна быть рассчитана на то напряжение, которое указано на аппарате (220 В или 380 В), это само собой разумеющееся. В остальном же соблюдение техники безопасности поможет избежать травм и профзаболеваний.

Подготовка аппарата воздушно-плазменной резки к работе

Как подключить все элементы аппарата воздушно-плазменной резки, подробно описано в инструкции к аппарату, поэтому сразу перейдем к дальнейшим нюансам:

Чтобы рез получился ровным, параллельным, без окалины и наплывов, необходимо правильно подобрать силу тока и скорость резки. В представленных ниже таблицах указаны оптимальные параметры резки различных металлов различной толщины.

Таблица 2. Сила и скорость резки с помощью аппарата воздушно-плазменной резки заготовок из различных металлов.

Первое время подбирать скорость ведения резака будет сложно, необходим опыт. Поэтому поначалу можно ориентироваться на такое правило: вести плазмотрон необходимо так, чтобы с обратной стороны заготовки были видны искры. Если искр не видно, значит, заготовка не разрезана насквозь. Обратите также внимание, что слишком медленное ведение резака негативно сказывается на качестве реза, на нем появляются окалина и наплывы, а также может нестабильно гореть дуга и даже гаснуть.

Теперь можно приступать к самому процессу резки.

Розжиг плазменной дуги

Перед тем как зажечь электрическую дугу, плазмотрон следует продуть воздухом, чтобы удалить случайный конденсат и инородные частицы. Для этого необходимо нажать, а затем отпустить кнопку поджига дуги. Так аппарат переходит в режим продувки. Спустя примерно 30 секунд можно нажимать кнопку поджига и удерживать ее. Как уже описывалось в принципе работы плазмореза, между электродом и наконечником сопла загорится дежурная (вспомогательная, пилотная) дуга. Как правило, она горит не долее 2 секунд. Поэтому за это время необходимо зажечь рабочую (режущую) дугу. Способ зависит от вида плазмотрона.

Если плазмотрон прямого действия, то необходимо сделать короткое замыкание: после образования дежурной дуги необходимо нажать кнопку розжига – прекращается подача воздуха и контакт замыкается. Затем воздушный клапан открывается автоматически, поток воздуха вырывается из клапана, ионизируется, увеличивается в размерах и выводит искру из сопла плазмотрона. В результате загорается рабочая дуга между электродом и металлом заготовки.

Важно! Контактный поджиг дуги не означает, что плазмотрон необходимо прикладывать или прислонять к заготовке.

Как только загорится режущая дуга, дежурная дуга гаснет. Если не получилось зажечь рабочую дугу с первого раза, необходимо отпустить кнопку розжига и нажать ее снова – начнется новый цикл. Причин, по которым может не зажигаться рабочая дуга, несколько: недостаточное давление воздуха, неправильная сборка плазмотрона или другие неполадки.

В процессе работы также бывают случаи, когда режущая дуга гаснет. Причина, скорее всего, в изношенности электрода или несоблюдении расстояния между плазмотроном и поверхностью заготовки.

Расстояние между горелкой плазмотрона и металлом

Ручная воздушно-плазменная резка сопряжена с той трудностью, что необходимо соблюдать расстояние между горелкой/соплом и поверхностью металла. При работе рукой это довольно сложно, так как даже дыхание сбивает руку, и рез получается неровным. Оптимальное расстояние между соплом и заготовкой 1,6 – 3 мм, для его соблюдения используются специальные дистанционные упоры, ведь сам плазмотрон нельзя прижимать к поверхности заготовки. Упоры надеваются сверху на сопло, затем плазмотрон опирается упором на заготовку и выполняется рез.

Обратите внимание, что держать плазмотрон необходимо строго перпендикулярно заготовке. Допустимый угол отклонения 10 – 50 °. Если заготовка слишком тонкая, то резак можно держать под небольшим углом, это позволит избежать сильных деформаций тонкого металла. Расплавленный металл при этом не должен попадать на сопло.

Работы с воздушно-плазменной резкой своими руками вполне можно осилить самостоятельно, только важно помнить о технике безопасности, а также о том, что сопло и электрод – расходные материалы, которые требуют своевременной замены.

strport.ru


Смотрите также