Плазматроны – устройства для плазменной резки металла, которая считается одним из самых эффективных способов раскроя профильного и листового металлопроката. С ее помощью режут черные и цветные виды металлов. Также этот метод используется для скоса кромок перед сваркой толстостенных заготовок.

Что это такое

Плазмотрон представляет собой устройство для генерации плазмы – ионизированного газа с квазинейтральными свойствами, используемого для обработки металлов. В его конструкции электрический ток и плазмообразующий газ используются для образования и стабилизации плазменной струи.

Рисунок 1. Плазматроны для ручных аппаратов и агрегатов с ЧПУ

Конструкция

Конструктивно плазмотроны для резки листового металла и металлических заготовок состоят из таких компонентов:

• сопло;
• электрод;
• элемент для завихрения воздушного потока (завихритель);
• фторопластовый корпус;
• гайка сопла;
• изоляционная втулка;
• электродный узел;
• кожух.

Рисунок 2. Стандартная конструкция плазмотрона

Устройство

Назначение основных элементов плазмотрона:

• Сопло – представляет собой наконечник резака, служит для формирования формы плазменной струи. Обычно изготавливается из меди, конструкция определяется разновидностью машины для плазменной резки.

Фото 3. Внешний вид сопла

• Электрод (катод) – используется для поджига и подержания плазменной дуги. Производится из тугоплавкого металла и имеет вставку из циркония или гафния. Подбирается в зависимости от оборудования и разрезаемого материала.

Фото 4. Внешний вид катода

• Завихритель (диффузор) – необходим для увеличения давления и замедления потока плазмы в ходе процесса резки.

Фото 5. Завихрители

Принцип действия

Принцип работы плазмотронов заключается в подаче плазмообразующего газа в разрядную камеру (здесь происходит его ионизация) и вынесении плазменной струи за пределы промежутка между соплом и катодом на поверхность разрезаемого металла.

Рисунок 6. Конструктивная схема работы плазматрона с водяным охлаждением

Процесс плазменной резки начинается с поджига дежурной (пилотной) дуги между катодом и соплом в результате подачи высокого напряжения. Она служит для создания основной (режущей) дуги при касании к металлической заготовке.

Небольшое отверстие в сопле формирует плазменную струю направленного действия, истекающую со скоростью до 3 км/секунду. При этом температура струи достигает 5000-30000 °C. Направленное воздействие плазмы обеспечивает мгновенный нагрев металла до его плавления и выдувает из зоны реза.

Для получения детали заданных размеров и формы плазмотрон направляется по определенному контуру. При резке важно поддерживать постоянный зазор между разрезаемым материалом и соплом, что позволяет получить ровные кромки с минимальным количеством шлака и окалины.

Фото 7. Процесс вырезания заготовок сложной конфигурации машиной с числовым программным управлением

Сфера применения, плюсы и минусы плазменной резки

Плазмотроны широко применяются в таких отраслях:

• тяжелое машиностроение;
• автомобиле-, авиа-, судостроение;
• металлургия;
• заводы и фирмы по металлообработке;
• предприятия и компании по изготовлению металлоконструкций;
• строительная промышленность.

Технология плазменного раскроя металла обладает множеством преимуществ:

• Большая скорость резки – в 5-10 раз выше по сравнению с газокислородным резанием.
• Быстрый прожиг материала – время прожига стального листа толщиной 15 мм составляет в пределах 2 сек.
• Минимальная зона термического влияния – исключает вероятность деформации заготовок, что особенно актуально при резании тонколистового металла.
• Повышенное качество реза – струя плазмы минимизирует количество окалины и шлака, поэтому дополнительная обработка кромок обычно не требуется.
• Высокая точность – минимальная ширина реза и применение специальных приспособлений для автоматизации позволяют получить заготовки с максимально точной конфигурацией и размерами.
• Универсальность – этот метод применяется для фигурного и прямолинейного резания сталей любых марок, цветных металлов, а также их сплавов.
• Возможность автоматизации – можно купить как ручной аппарат, так и более производительную машину с ЧПУ.
• Простота в обслуживании и эксплуатации.

В отличие от воздушно-дуговой резки, где рабочие параметры определяются скоростью истекания воздуха в минуту и видом используемого газа, стабильность процесса раскроя струей плазмы и качество реза зависят от правильного выбора плазмообразующего газа, силы тока, поддержания постоянного зазора между соплом и обрабатываемым материалом.

Фото 8. Процесс вырезания деталей ручным плазморезом

Порядок эксплуатации

Изначально нужно подготовить плазморез к работе – в зависимости от вида он работает от сети 220 или 360 В. Последовательность подготовки следующая:

1. Устройство устанавливается в месте, где обеспечен хороший доступ воздуха, при этом на него не должны попадать брызги расплавленного металла в процессе работы.
2. Работать с оборудованием нужно в проветриваемом помещении, оборудованном в соответствии с правилами пожарной безопасности. Аппарат должен быть защищен от случайного попадания влаги – с этой целью его часто оборудуют даже влагомаслоотделителем во избежание их попадания в конструкцию плазмотрона, что ведет к уменьшению срока службы расходных материалов.
3. Разрезаемый металлопрокат желательно тоже подготовить – лакокрасочное покрытие и коррозия приводят к повышенному дымовыделению, но на качество реза не влияют.
4. Периодически требуется проверять целостность, чистоту электрода и сопла. Периодичность зависит от интенсивности эксплуатации – так, при постоянной работе они могут требовать замены уже после 8-часовой рабочей смены.

Качественный рез без наплывов и окалины возможен только при условии правильного выбора силы тока. Подбирается она с учетом вида разрезаемого металла и толщины. Зависимость силы тока для разрезания заготовок толщиной 1 мм из таких материалов:

• Конструкционная сталь и чугун – 4 А.
• Цветные металлы и их сплавы – 6 А.

Также на качество реза влияет и скорость ведения резака. Она может достигать 0,2-2 м/минуту и зависит от толщины, вида материала, установленной силы тока. В автоматизированном оборудовании скорость задается программой, а при ручном процессе за это отвечает резчик.

Перед началом работы нужно продуть плазмотрон для удаления инородных частиц и конденсата – для этого следует нажать кнопку поджига и выждать примерно полминуты. Затем можно поджигать дежурную дугу, она горит до 2 секунд, после чего зажигается рабочая плазменная дуга.

Важным моментом при плазменной резке является поддержание постоянного расстояния между соплом и обрабатываемым металлом (обычно 1,6-3 мм) – это влияет на стабильность горения рабочей дуги и качество реза. Однако в продаже есть специальные направляющие для ручных резаков, что значительно облегчает рабочий процесс и увеличивает производительность труда.

Фото 9. Направляющее приспособление для поддержания постоянного зазора между соплом и заготовкой.

При работе сопло резака должно быть расположено перпендикулярно разрезаемому металлу или под небольшим углом (отклонение до 10-50°) при раскрое материалов толщиной до 25 % от максимально допустимой для конкретного оборудования. Такой прием позволит минимизировать риски деформации тонколистовых заготовок.

Виды плазморезов

Плазмотроны для плазменной резки металлов выпускаются разных модификаций по типу резки, поджига дуги, с различными рабочими параметрами.

Плазморезы по типу резки

По виду резки различают ручные аппараты и автоматические машины с ЧПУ. Здесь все зависит от выполняемых работ, максимальной толщины разрезаемого металла.

Плазморезы для ручной резки

Плазмотроны для ручной резки применяются в разных отраслях деятельности – от небольших автомастерских до промышленных предприятий. Процесс раскроя предполагает ведение резака вручную – т.е. резчик самостоятельно регулирует скорость реза.

Фото 10. Ручная плазменная резка

Ручной процесс резания не обеспечивает такой высокой точности и производительности, как автоматический. Однако аппараты более компакты, что обеспечивает возможность их транспортировки. Инверторные устройства можно переносить даже вручную, так как их вес не превышает 15-20 кг.

Плазморезы для автоматической резки

Плазматроны для автоматической резки отличаются конструкцией – она зависит от типа оборудования, на которое будет устанавливаться устройство.

Автоматический процесс раскроя отличается повышенной производительностью, обычно выполняется на специальном столе, на который укладываются листы разрезаемого металла. Также машины бывают портативного типа для резания небольших заготовок.

Управляются ЧПУ (числовым программным управлением), что минимизирует человеческий фактор.

• Фото 11. Автоматическая плазменная резка
• Основные преимущества:

• высокая скорость резания;
• повышенная точность и качество реза;
• автоматизированная настройка рабочих параметров (силы тока, давления газа, расстояния между соплом и заготовкой) с учетом толщины и марки металла.

Плазморезы по типу используемого газа

Плазмотроны работают с разными газами – инертными, восстановительными, химически активными и их смесями. Выбираются они в зависимости от марки обрабатываемого металла:

• Сжатый воздух – черные металлы и медь толщиной до 60 мм, алюминий до 70 мм.
• Азот – алюминий и медь толщиной до 20 мм, малоуглеродистые низколегированные стали до 30 мм, с высоким содержанием легирующих элементов до 75 мм, латуни до 90 мм, титан неограниченной толщины.
• Азотоводород – медь, алюминий и их сплавы толщиной до 100 мм.
• Смесь на основе азота и аргона – высоколегированные материалы толщиной до 50 мм.
• Аргон и водород – высоколегированные стали, алюминиевые и медные сплавы толщиной до 100 мм.

Плазморезы по типу поджига дуги

Производятся с дугой прямого и косвенного действия. Дуга прямого действия возбуждается в результате протекания электрического тока между катодом (неплавящимся электродом) и анодом, в качестве которого выступает металлическая заготовка. Дуга косвенного действия поджигается между катодом и соплом, но такие устройства применяются гораздо реже.

Рисунок 12. Схемы плазмотронов прямого и косвенного действия

Плазморезы по типу охлаждения

Охлаждение плазмотронов может быть следующих типов:

• Водяное – оборудуются в основном профессиональные модификации, непрерывно работающие на протяжении длительного времени. Циркуляция жидкости в них обеспечивается специальным насосом.
• Воздушное – оснащаются полупрофессиональные и бытовые модели. Внутренние элементы горелок охлаждаются за счет прохождения сжатого воздуха или газа по каналам. Такие устройства отличаются меньшим ПВ, в процессе работы требуются перерывы.

Как выбрать плазморез

Выбор плазматрона для резки металла выполняется по рабочим характеристикам с учетом выполняемых работ (габаритов, толщины и типа металлопроката).

Толщина разрезаемого металла и сила тока

Предполагаемая толщина обрабатываемого металла влияет на номинальную силу тока оборудования – например, чтобы резать черный металл и нержавейку, на каждый 1 мм толщины нужно 4 А мощности. Поэтому для раскроя листовой конструкционной стали 10 мм нужно выставить рабочий ток в 40 А. При этом покупать плазморез лучше с небольшим запасом по мощности.

Продолжительность включения

ПВ или продолжительность включения определяет время непрерывной работы устройства. Если в технических характеристиках плазмореза указано ПВ 60 %, то это значит, что из рабочего цикла 10 минут он может непрерывно работать 6 минут. При превышении этого порога вероятен перегрев и выход из строя.

Рекомендуемые значение ПВ в зависимости от сферы применения:

• Бытовые нужды – достаточно ПВ 40 %.
• Мастерские, небольшие компании по металлообработке – ПВ 60 %.
• Крупные заводы, предприятия по изготовлению металлоконструкций – ПВ 80-100 %.

Необходимая мощность компрессора

От мощности компрессора напрямую зависит стабильность процесса плазменной резки. Поэтому аппарат должен обладать большей на 20-25 % производительностью, чем указано в паспорте плазмореза. Также желательно, чтобы он был оборудован масловлагоотделителем для исключения влияния конденсата и примесей на качество плазмы.

Длина шлангпакета

Длина шлангпакета может составлять от 1,5 до 8 и более метров, поэтому при выборе нужно руководствоваться габаритными размерами металлопроката, с которым предполагается работать.

Видео о том, как выбрать плазморез

Лучшие плазморезы

Группа компаний ПУРМ производит надежные устройства разного назначения, рассчитанные на интенсивную эксплуатацию даже в суровых климатических и производственных условиях:

• Ручные полупрофессиональные инверторные – КЕДР CUT 40 и CUT 40В

Фото 13. Инверторный плазморез типа КЕДР

• Ручные профессиональные инверторные – ПУРМ-70А и ПУРМ-120А.

Фото 14. Инверторное устройство ПУРМ-70А

• Ручные профессиональные трансформаторные – от ПУРМ-140 до ПУРМ-400.
• Автоматические машины с ЧПУ – «OPTITOME 15», Диагональ, Вертикаль, Нормаль, Параллель и др.

1. Фото 15. Машина для плазменной резки OPTITOME 15 с ЧПУ
2. Каждый из плазморезов имеет свои преимущества и предназначен для плазменной резки металла с разной толщиной и характеристиками.

Устройство и принцип работы плазмореза

Содержание

Плазменная резка – отличная альтернатива традиционным способам разрезания металла. Технология нашла широкое распространение.

Её применяют в производстве металлических конструкций, в машиностроении и приборостроении, в рекламной сфере и пр. Она позволяет эффективно и правильно разрезать токопроводящие материалы.

Оборудование выполняет не только прямые резы. С его помощью можно проделывать отверстия, вырезать орнаменты, подрезать кромки.

https://www.youtube.com/watch?v=k58tJwSyn5g\u0026pp=ygWdAdCf0YDQuNC90YbQuNC_INGA0LDQsdC-0YLRiyDQv9C70LDQt9C80L7RgNC10LfQsDog0YPRgdGC0YDQvtC50YHRgtCy0L4sINCy0LjQtNGLLCDRgdC-0LLQtdGC0Ysg0L_QviDQstGL0LHQvtGA0YMgfCDQmtCw0Log0YDQsNCx0L7RgtCw0LXRgiDQv9C70LDQt9C80L7RgNC10Lc%3D

Для резки металлических деталей и полотен применяются плазморезы, которые воздействуют на заготовки плазменной дугой. Модельный ряд оборудования довольно широкий.

Производители выпускают аппараты с разными техническими характеристиками, показателями мощности.

Чтобы подобрать наиболее оптимальное решение, а после обеспечить продуктивную эксплуатацию оборудования, ознакомьтесь, как устроен плазморез, по какой схеме он работает.

Начнём с рассмотрения конструктивных особенностей агрегатов. Устройство довольно сложное. Агрегат состоит из таких компонентов: источник питания (инверторного или трансформаторного типа), плазмотрон с соплом, компрессор, кабельно-шланговый пакет. Ознакомимся подробнее со строением и функциями этих элементов.

Этот агрегат отвечает за выработку нужной силы тока. Выполняется он в двух вариантах: инвертор и трансформатор. Инверторные плазморезы чаще используют в автомастерских, гаражах.

Они экономно потребляют электрическую энергию, стоят дешевле, отличаются компактными габаритами и малым весом. Рабочая дуга горит без перебоев, работать можно даже в труднодоступных участках.

Если говорить о недостатках, то он всего один – ограничение по толщине разрезаемого металла.

Если нужен мощный агрегат для применения в производственном цеху, лучше отдать предпочтение трансформаторному плазморезу. Модели этого типа габаритные, тяжелые, справляются с разрезанием толстых металлических заготовок. Они по сравнению с инверторами более устойчивы к перепадам напряжения.

Плазмотрон – главный конструктивный элемент. Именно он отвечает за разрезание металла. Состоит плазмотрон из таких частей:

• сопло;
• канал, по которому поступает воздух или газ;
• охладительный механизм;
• электрод.

Электрод помещен в корпус плазмотрона. Функция этого элемента – возбуждение рабочей дуги. Для изготовления расходников используют твердые, устойчивые к воздействию экстремальных температур металлы. В ходе разрезания деталей на их поверхности появляется слой оксидов, которые обеспечивают расходному элементу защиту от разрушения и увеличивают его рабочий ресурс.

Наиболее предпочтительный металл – гафний. Другие сплавы могут быть опасными. Так, например, при расплавлении тория образуются токсические вещества, а оксид бериллия характеризуется повышенным уровнем радиоактивности.

Сопло отвечает за создание струи, которая выходит из основного канала и режет металл. Функциональные возможности и рабочие параметры плазморезок зависят от размера этого элемента.

Чем больше диаметр сопла, тем больший объём сжатого воздуха сможет он пропустить. А от этого зависит продуктивность аппарата, скорость разрезания деталей, интенсивность охлаждения, характеристики реза. Самый востребованный диаметр – 3 мм.

Значение имеет и длина сопла. Чем длиннее этот элемент, тем лучше качественные характеристики реза.

Для работы плазморезки необходимы газы. Одни отвечают за защиту механизмов от перегрева и преждевременного износа, другие – за образование плазмы. Если сила тока установки не более 200 А, целесообразно использовать сжатый воздух.

Агрегаты справляются с заготовками, толщиной до 50 мм. Для работы в промышленных целях лучше выбрать станок, который функционирует и на других газах и смесях.

Такие аппараты более производительны, могут выполнять поставленные задачи в течение продолжительного времени без перерыва.

Конструктивные элементы оборудования соединяются кабелями и шлангами. Электрический кабель обеспечивает подачу электротока от трансформаторной или инверторной установки. За счет этого происходит возбуждение режущей дуги. Шланг обеспечивает подачу сжатого воздуха на рабочие элементы.

Принцип действия устройств понятный, но вести себя с этим оборудованием нужно предельно аккуратно, чтобы не получить травму и не испортить заготовку. Рассмотрим подробнее, как работает аппарат.

• После включения розжига запускается инверторная или трансформаторная установка, начинается процесс подачи высокочастотного тока на плазмотрон.
• Внутри плазмотрона образуется пилотная дуга, она нагревается до 8 000 градусов за Цельсием.
• Электрическая (рабочая) дуга образуется между соплом и электродом, она заполняет собой весь канал.
• Камера заполняется воздушной смесью. Вырвавшись из патрубка, поток сжатого воздуха проходит через электродугу, нагревается и многократно увеличивается в объёме. Воздушный поток наполняется ионами, вследствие чего приобретает способность проводить ток, из диэлектрического превращается в токопроводящий.
• Сопло из этого воздуха формирует мощный поток. Он выходит с большой скоростью и преобразовывается в плазму. Температура этой воздушной струи — около 30 000 градусов.
• Вырвавшись из сопла, плазменная дуга прикасается к поверхности детали. Дежурная дуга угасает, а рабочая зажигается.
• В месте разреза появляются металлические крошки, которые сдуваются воздушным потоком. Образуется аккуратный, ровный рез.

В процессе работы нужно учитывать некоторые нюансы. Катодное пятно режущей дуги находится по центру электрода. Для обеспечения этого требования поток сжатого воздуха подаётся вихрем.

Смещение катодного пятна приводит к ухудшению качества реза. Есть вероятность одновременного образования двух режущих дуг.

Если вовремя это не исправить, может сломаться плазмотрон, и тогда потребуется дорогостоящее восстановление.

https://www.youtube.com/watch?v=k58tJwSyn5g\u0026pp=YAHIAQE%3D

При увеличении расхода сжатого воздуха увеличивается скорость резки. А вот если использовать сопло большего диаметра, ширина реза увеличится, а скорость снизится. При токе 250 А плазменный поток подаётся со средней скоростью 800 м/с.

Подробную схему подключения оборудования к электрической сети и источнику сжатого воздуха найдете в руководстве по эксплуатации. Перед началом работы обязательно нужно ознакомиться с инструкцией. В документации содержится подробная информация, касающаяся подключения агрегата, особенностей его функционирования, обслуживания, устранения поломок.

Работа начинается с подготовки инструмента и заготовки. От того насколько грамотно выполнены подготовительные мероприятия, зависит работоспособность агрегата и качество конечного результата.

• Аппарат для плазменной резки установите на твердое основание. Обеспечьте доступ свежего воздуха к его корпусу. Это необходимо для эффективного отвода тепловой энергии и защиты внутренних элементов от перегрева. Проследите за тем, чтобы в процессе работы на корпус устройства не попадали раскаленные капли металла, масло, влага.
• Подключите компрессор. Рекомендуется использовать специальные фильтры для задержки капель влаги и масла. Попадание этих веществ в резак приводит к ускорению износа расходников.
• Металлическую заготовку перед порезкой тоже нужно подготовить. Если на её поверхности есть какие-то загрязнения (ржавчина, остатки лакокрасочного покрытия), их нужно удалить, иначе в процессе работы будут выделяться токсические вещества.

Используйте агрегат для плазменной резки по назначению. Оборудование нельзя применять для разогревания металла перед сгибанием или выполнения других технологических процессов, не указанных в руководстве по эксплуатации.

В идеале рез должен быть аккуратным, без окалины. Чтобы достичь такого результата, необходимо грамотно настроить силу тока для обработки металла.

Сначала определяем, какая сила тока приходится на разрезание 1 мм материала. Например, для стальных сплавов – 4 А, а для цветных металлов – 6 А.

Чтобы разрезать стальной лист толщиной 20 мм, понадобится сила тока не менее 80 А, а для такого же полотна алюминия – уже 120 А.

Важно подобрать не только силу тока, но и скорость резки металлических заготовок. Это необходимо для равномерного расплавления металла в месте воздействия плазменной дуги.

Если скорость подобрана неправильно, заготовка может деформироваться под воздействием повышенной температуры. Диапазон скоростей – от 0,2 до 2 м/мин. При ведении горелки с обратной стороны детали должны быть видны искры.

Если их нет, вероятно, скорость слишком большая, заготовка разрезается не насквозь. А вот при низкой скорости ухудшается качество реза, образовываются окалины.

Перед тем как начинать резать металл, необходимо продуть режущий элемент газом. Чтобы это сделать, нажмите кнопку поджига и опустите её. Подождите секунд 30, теперь можно приступать к зажиганию дуги.

Этого времени достаточно для удаления конденсата и других посторонних частиц из резака. После нажатия кнопки расжига возникает пилотная дуга, которая горит около 2 секунд, затем зажигается рабочая.

По способу расжига плазменной дуги оборудование для плазменной резки классифицируется на две большие группы.

• Контактные. В моделях этого типа расжиг рабочей дуги происходит за счет возникновения короткого замыкания. После зажигания дежурной дуги нужно нажать специальную кнопку, которая замкнет контакт. Воздушный клапан открывается, контакт размыкается, появляется искра из сопла.
• Бесконтактный. Этот способ используется в мощном производственном оборудовании, в котором сила тока превышает 50 Ампер. Данный тип розжига называют высокочастотным. Образуется пилотная дуга, которая при приближении резака в поверхности заготовки преобразовывается в рабочую.

Как только режущая дуга зажглась, пилотная угасает. Если не удалось получить дугу, попробуйте сначала еще раз. Проблемы при получении плазменной дуги могут возникать вследствие поступления в систему некачественного воздуха, ошибок, допущенных при сборке плазмотрона. Если не соблюдать расстояние между заготовкой и резаком, рабочая дуга будет гаснуть.

Производители выпускают устройства двух типов. Первые режут металл, располагаясь вплотную к заготовке. Соблюдать расстояние в данном случае не нужно. Другие разрезают металлические детали, находясь на расстоянии 1,6-3 мм от её поверхности. Большинство моделей работает именно по такой схеме.

Чтобы облегчить себе задачу, мастера используют специальные приспособления, которые устанавливаются на резак. Инструмент опирается на этот элемент, а не на сопло. Резак аппарата должен располагаться перпендикулярно поверхности обрабатываемой детали.

Иногда допустимо отклонение угла на 10-50 градусов.

Электрод и сопло – главные рабочие органы агрегатов для плазменной резки. Именно они подвергаются наибольшему износу и требуют регулярной замены. Чтобы достичь высокого качества реза, соблюдайте рекомендации производителя касательно периода замены расходных материалов и их типа.

Для разрезания заготовок применяются различные технологии. Почему именно плазменная резка? Рассмотрим ключевые преимущества оборудования.

• Большой выбор. В продаже доступны модели для бытового применения и для эксплуатации на производственных площадках. Последние способны выдерживать высокие нагрузки, работать в течение продолжительного времени без перерыва.
• Широкая сфера применения. Аппараты способны работать с металлическими заготовками толщиной до 60 мм, что позволяет использовать их на заводах по изготовлению металлоконструкций, гаражах, мастерских.
• Использование технологии поможет снизить эксплуатационные расходы.
• Процедура разрезания экологически безопасна, в процессе обработки металла не выделяются вредные компоненты.
• Отличные функциональные возможности: обычная и фигурная резка, проделывание отверстий в металле.
• Высокое качество конечного результата. После разрезания элементы не придётся подвергать тщательной механической обработке, они и без того довольно опрятные.

Эксплуатационные свойства инструментов зависят от надёжности сборки. Если вы хотите купить производительное, долговечное оборудование, при выборе обращайте внимание на модели известных брендов. Да, они стоят дороже по сравнению с продукцией китайских торговых марок, но зато и качество не вызывает сомнений.

Работать с плазменными станками нужно крайне аккуратно. Используйте специальные приспособления, чтобы защитить себя от травм, работайте строго по алгоритму. Даже незначительные отклонения от оптимальной скорости, перпендикулярности, расстояния от сопла к заготовке приводят к снижению качества резки.

Для чего используются плазморезки? Плазменная резка – высокотехнологичный способ обработки деталей из металла, который широко применяют для разрезания изделий из высоколегированных сталей. Эти материалы используют в различных отраслях промышленности, соответственно, популярность оборудования для резки металла тоже возрастает. Сфера применения технологии включает:

• производство металлических конструкций;
• машино- и приборостроение;
• прокладка трубопроводов;
• резка стальных полотен сложных конфигураций.

В небольших гаражах и мастерских применяют ручные плазморезы. Они отличаются компактными габаритами и эргономичной конструкцией. Для эксплуатации на заводах и производственных площадках выбирают автоматические модели, они более удобны в применении.

Плазморез работает с разными материалами. Его можно использовать для обработки не только токопроводящих, но и диэлектрических полотен.

Благодаря воздействию высокой температуры на заготовки становится возможным разрезать различные жаропрочные сплавы с содержанием титана, молибдена.

Плазморез относится к высокопроизводительным, дорогостоящим инструментам. Цена на агрегаты начинается от 20 000 рублей. Покупать оборудование для применения в домашних условиях нецелесообразно.

Разовые работы можно проводить при помощи болгарки. Ручная плазменная резка используется в тех случаях, если нужно получить деталь со сложными геометрическими контурами.

Устройства способны работать с тонколистовой статью, не деформируя заготовки.

Перед тем как начать работать с оборудованием для плазменной резки, обязательно изучите устройство, конструктивные особенности и принцип действия плазморезки. Это поможет предупредить ошибки в ходе обработки металлических элементов, получить детали с аккуратными, качественными срезами, защитить аппарат от поломок и избежать необходимости дорогостоящего восстановления.

Как выбрать плазморез — полное руководство от профессионалов

1. Что такое плазморезы.
2. Преимущества и недостатки.
3. Принцип работы.
4. Виды плазморезов.
5. Как выбрать под ваши задачи.

Что такое плазморезы

Плазморез – это источник плазмы и собственно сам резак (плазмотрон). Плазморезы широко используются в промышленности для работ по точному раскрою листов металла, фигурной резки, вырезания деталей сложной формы или конфигурации, отрезания, обработки готового литья, обработки кромок готовых деталей или поковок.

Порезка металла является одним из самих распространенных видов работ по механической обработке. Резка металла используется при изготовлении листовых заготовок под штамповку, сварку и другие виды механической обработки. Для резки материалов в плазморезах используется струя плазмы с высокой скоростью истечения и температурой.

В качестве рабочего газа для формирования плазмы используется обычный или очищенный сжатый воздух, кислород, азот, аргон или их смеси.

Система плазменной резки состоит из:

• Аппарата (инвертора).
• Воздушного компрессора или баллона с рабочим газом.
• Плазмотрона.
• Кабелей и шлангов подключения.

Аппарат служит для формирования параметров и плавной регулировки рабочего тока. При подключении сжатого воздуха обязательно используется фильтр-осушитель. Плазмотроны бывают ручного или автоматического исполнения. Плазмотрон может называться резаком, горелкой.

В отличие от газовых резаков, в плазменной резке не используются горючие газы. Источником высокой температуры в рабочей зоне является электрический ток напряжением до 400 В. Для подключения плазмореза необходимо обычное трехфазное электропитание напряжением 380 В.

Встречаются источники, работающие от сети в 220 В, обычно с током до 40 – 50 А.

Преимущества и недостатки

Плазменная резка имеет множество преимуществ перед другими способами резки. Технологии плазменной резки постоянно развиваются и усовершенствуются.

Основные преимущества плазменной резки:

• Высокое качество резки в ручном режиме

По сравнению с другими технологиями резки, особенно газокислородной, плазменная резка обеспечивает высокую точность и чистоту реза. Часто после плазменной резки вам даже не потребуются дополнительные работы по зачистке поверхности.

Температура около 20000 °С и скорость истечения плазмы до 1500 м/с обеспечивают высокую скорость резки и сквозного прожига листа металла.

За счет точной настройки длины пучка плазмы обеспечивается высокая линейная скорость резки и максимальная интенсивность работы. С уменьшением толщины листа линейная скорость резки еще больше увеличивается.

Так, при толщине листа стали 25 мм с мощным аппаратом вы сможете обеспечить качественный рез на скорости до 1000 мм/мин.

Лист металла толщиной 15 мм плазморез прожигает меньше чем за 2 секунды. Обычному газопламенному резаку для этого нужно не менее 30 секунд.

Такая скорость прожига обеспечивает высокую производительность работы при автоматической фигурной резке и раскрое листового металла сложной формы.

Особенно при наличии большого количества замкнутых контуров реза, в каждом из которых необходимо заново прожигать металл.

Плазморез с пневмоподжигом позволяет, не теряя своей эффективности, работать с неочищенными или загрязненными поверхностями.

Плазмотрон может резать все виды черных и цветных металлов без дополнительных настроек и изменений в оснастке оборудования.

При резке тонкого листового металла можно за один проход прожигать сразу несколько листов. Это значительно увеличивает производительность и снижает расходы на резку.

Для работы плазмореза не нужен горючий газ. Достаточно баллона со сжатым воздухом и инвертора с подключением электрического тока.

Не нужно обеспечивать дорогостоящие процессы заправки, хранения, перевозки, учета и поверки баллонов с опасным горючим газом. Также во время плазменной резки значительно снижен тепловой нагрев обрабатываемой детали.

Это значительно повышает безопасность рабочего персонала и снижает расходы на производственный процесс.

Плазморезы значительно снижают ваши расходы на резку, по сравнению с газовыми резаками. Не нужно соблюдать множество правил по технике безопасности и охране труда.

Простота настройки и проведения процесса резки позволяет даже сварщикам с небольшим опытом работы добиваться высоких показателей по качеству и производительности резки.

• Отличное качество резки в автоматическом режиме

Плазменная резка гарантирует минимальное количество окалины и разбрызгивание металла, хорошую ровность и чистоту поверхности реза. Высокая скорость резки снижает до минимума нагрев рабочей детали. Это гарантирует отсутствие коробления и температурных деформаций детали при обработке, что особенно важно при работе с листами толщиной менее 5 мм.
 

Недостатки плазморезов:

• Плазморезы все еще малоэффективны при задачах, связанных с нагревом и гибкой металлов.
• Для хорошей работы плазмореза с использованием воздуха необходим мощный компрессор с фильтрами. Устойчивость пучка плазмы, точность и качество реза во многом зависит от стабильности подачи сжатого воздуха.
• Плазморезы практически не используются при резке металла толщиной более 100 мм.
• Плазморез максимально эффективен при угле наклона пучка плазмы к рабочей поверхности 90°, т.е. когда плазмотрон перпендикулярен поверхности детали. При других углах наклона расширяется зона реза и увеличивается износ оборудования.

Принцип работы

Принцип работы плазмотрона основан на том, что металл режется потоком плазмы с очень высокой температурой.

В сопле плазмореза формируется струя плазмы, которая подводится через сопло к поверхности рабочей детали. За счет высокой скорости истекания плазмы из сопла, расплавленный металл удаляется из зоны реза.

Чистый и ровный разрез образуется за счет высокой точности и фокусировки струи плазмы в сопле.

Этапы работы:

• Первичная подача сжатого воздуха необходимого давления.
• Инициация стартовой плазменной дуги. После формирования зоны достаточно высокого давления в системе, которого достаточно для размыкания катода и сопла, на электрод и внутреннюю поверхность сопла подается постоянное напряжение разной полярности и большой силы тока. Как правило, на электрод отрицательное, а на корпус положительное. Между ними возникает дуга, которая ионизирует воздух вокруг себя и превращает его в плазму.
• Формирование режущей плазменной дуги. Начало резки. После поджига стартовой (дежурной) дуги положительное напряжение с помощью кабеля массы подается на обрабатываемую деталь. Дуга переходит с внутренней поверхности сопла резака наружу на поверхность рабочей детали, с помощью сопла формируется рабочая струя плазмы и начинается процесс резки. Длина и диаметр струи плазмы зависят от выбранного сопла, настроек силы тока и давления воздуха.
• Завершение резки. После прекращения подачи рабочего тока, дуга гаснет. Воздух подается еще несколько секунд.

Виды плазморезов

Плазморезы подразделяются на несколько основных видов:

Типы плазморезов:

По типу резки:	По типу используемого газа:	По типу поджига дуги:	По типу охлаждения:
Для ручной резки	Плазмотроны на сжатом воздухе	С контактным поджигом	С воздушным (газовым) охлаждением
Для автоматической резки	Плазмотроны на аргоне, кислороде, азоте или их смесях	С пневмоподжигом (PN)	С жидкостным охлаждением
С высокочастотным поджигом (HF)

• Для ручной резки. Используются для работ в небольших производствах, мастерских, станциях технического обслуживания, гаражах, личном хозяйстве и т.д. Даже инвертор небольшой мощности позволяет ручным резаком быстро и эффективно резать металл толщиной до 30 мм. Можно резать листовой металл, трубы, различные детали и конструктивные элементы.
• Для автоматической резки. Используются в станках стационарного типа для автоматического раскроя листового металла или профильных труб. В работе обычно управляются с помощью ЧПУ. Комплектуются мощными инверторами зачастую с несколькими сменными плазмотронами и соплами.

По типу используемого газа:

• Плазмотроны на сжатом воздухе. Наиболее распространенный вид плазморезов. К их достоинствам относятся простота, низкая стоимость оборудования и расходных материалов (электроды, сопла), простота в управлении, высокая эффективность и универсальность. Могут использовать обычный или очищенный сжатый воздух.
• Плазмотроны на аргоне, кислороде, азоте или их смесях. Используются в работах более сложных систем больших производств на стационарных раскройных станках для резки меди, алюминия и их сплавов. Требуют более точной настройки.

По типу поджига дуги:

• Контактные. В контактных плазмотронах соплом нужно дотронуться на поверхности рабочей детали для формирования дуги. Такой тип поджига у бытовых инверторов небольшой мощности.
• Пневмоподжиг. Инверторы с пневмоподжигом формируют стартовую (дежурную) дугу внутри плазмотрона, без контакта сопла с поверхностью детали или высокачастотного разряда, который может нанести вред электронике станка с ЧПУ.
• Высокочастотный (HF) поджиг. В данном случае дуга возбуждается при помощи входящего в состав источника тока устройства – осциллятора. Дуга образовывается, только когда имеется высокочастотный электрический разряд между поверхностями заготовки и соплом плазмотрона (при этом поверхности между собой не соприкасаются). Стартовая дуга инициируется по команде сварщика внутри поверхности плазмотрона между электродом и внутренней поверхностью сопла с помощью тока высокой частоты. Рабочая дуга автоматически поджигается от стартовой каждый раз при поднесении плазмотрона к поверхности детали и гаснет по команде сварщика или при увеличении этого расстояния.

По типу охлаждения:

• С воздушным (газовым) охлаждением. Сопло плазмореза охлаждается поступающим воздухом или рабочим газом.
• С жидкостным охлаждением. Жидкостное охлаждение плазмореза используется в высоконагруженных промышленных резаках с большими токами от 150 А.

Как выбрать плазморез под ваши задачи

Чтобы выбрать плазморез, который надежно и качественно решит ваши задачи по порезке металла, важно изначально определиться с несколькими основными параметрами. 1. Тип обрабатываемого металла. Для резки цветных металлов нужна в среднем в 1,5 раза большая сила тока, чем для резки чугуна и обычной углеродистой стали.

2. Максимальная предполагаемая толщина разрезаемого металла. Номинальная сила тока плазмотрона рассчитывается так:

•       Для черных металлов и высоколегированных сталей – 4 А на 1 мм толщины металла.
•       Для цветных металлов – 6 А на 1 мм толщины металла.

3. Средняя длительность использования. Как правило, в характеристиках плазморезов указывается сила тока и продолжительность включения.

Если необходимо эксплуатировать плазмотрон при больших продолжительностях включения (80-100%), то Вам следует внимательно ознакомиться с его техническими характеристиками и, возможно, выбрать более мощную модель. 4. Учитывайте возможности электросетей места эксплуатации.

Даже самые слабые по силе тока плазморезы потребляют около 4 кВт. Бытовые электросети могут быть не рассчитаны на такую нагрузку.

Дополнительные рекомендации по выбору плазмореза:

Учитывайте условия эксплуатации и комплектацию. Для стабильной работы плазмореза на сжатом воздухе необходим мощный компрессор с хорошими фильтрами, водо- и маслоотделителями. Обязательно узнайте возможность приобретения и примерную стоимость расходных материалов и комплектующих.

При интенсивной эксплуатации плазмотрона электроды и сопла придется менять достаточно часто. Всегда берите более мощный плазморез из имеющихся типоразмеров. Лучше всего, если Ваш аппарат будет на 20-30% мощнее, чем Вам необходимо.

Запас по мощности позволит Вам эксплуатировать плазморез на щадящих режимах, не выводя его на максимальную мощность резки. Это значительно повысит надежность и увеличит его ресурс. Для удобства резки выбирайте длину шлангопакета примерно равную предполагаемому удалению точки резки от места расположения аппарата.

Лучше не берите шлангопакет большой длины, если будете работать на близком расстоянии. Длинные шланги могут запутываться, кроме того, на длинных шлангах больше потери давления воздуха и силы тока.