В даний час установка плазмового різання різних металів застосовується при первинній обробці деталей.
Технологія обробки металу вибирається залежно від його характеристик.
У машинобудівній галузі використовується широка лінійка оброблювальних центрів і верстатів з ЧПУ. З їх допомогою виробляються деталі і вузли різного призначення.
Значну частку в обсязі всіх робіт по металообробці займає розкрій металевого листа на задані фрагменти.
При виконанні таких операцій важливо не тільки вирізати деталь в повній відповідності з шаблоном, але і оптимально використовувати всю площу металевого листа.
Зміст:
- Принцип дії плазмореза
- Особливості технології
- Точність і швидкість різання
- Розкрій металів
- Апарати плазмового різання
- Плюси і недоліки плазмового різання
Принцип дії плазмореза
Різання металевих сплавів та інших матеріалів з використанням плазми виконується на спеціальній установці, яка називається плазморез.
Треба нагадати, що плазма – це одна з форм існування матерії. В оточуючому людину середовищі матеріальні об’єкти представляються у твердому, рідкому або газоподібному стані.
Плазма – це четверте стан, який характеризується високою температурою.
Установка плазмового різання створює потік іонізованого повітря високої температури, який і розрізає заготовку.
Робоча температура цього потоку досягає величин від 5000 до 30000 градусів.
Установка складається з наступних елементів:
- джерело живлення;
- компресор;
- плазматрон.
Джерелом живлення служить або трансформатор, або інвертор. Використовуючи трансформатор, можна різати заготовки великої товщини.
Він без втрат переносить перепади напруги електричної мережі. При цьому у нього велику вагу, низький ККД і висока ціна.
Інвертор дешевше, економічніше і значно легше. У інверторного пристрої більш високий ККД у порівнянні з трансформатором.
Компактна конструкція дозволяє використовувати інверторні установки в комплексах з ЧПУ, незручних і важкодоступних місцях.
Сьогодні промисловістю випускається широка лінійка інверторних установок для різання металу за допомогою плазми.
Компресором в плазморез подається повітря або газ.
Повітря подається під високим тиском, що забезпечує вихрову форму струменя.
Плазматрон є основним елементом плазмореза і являє собою різак, який складається з наступних елементів:
- ковпачок;
- охолоджувач;
- сопло;
- електрод.
При подачі напруги і підпал дуги виникає потік повітря, який має високу ступінь іонізації.
Присутність іонів перетворює повітря з ізолятора в провідник електричного струму. При цьому формується електрична дуга.
Під дією дуги локально розігрівається заготівля, метал плавиться і утворюється рез.
Особливості технології
У промисловому виробництві використовуються плазморезы безпосереднього та опосередкованого впливу. Установка різання плазмою першого типу використовується для обробки металу.
При цій схемі в якості другого електрода виступає сама металева заготовка. Така установка носить назву плазмово-дугового.
Коли виконується різання проводять електрику матеріалів, то плазма утворюється з допомогою вбудованого електрода. Встановлення цього типу називається плазмово-струменевий.
Відео:
Ціна даної установки вище, при цьому її функціональні можливості значно ширші. На плазморезах з ЧПУ використовуються обидва способи різання.
Якщо подивитися на плазмове різання металу через призму фізики процесу, то вона працює точно так само, як і дугове. Але при цьому звичні електроди не використовуються.
При цьому треба враховувати, що ефективність застосування плазмового різання визначається товщиною оброблюваного матеріалу.
Граничні величини мають такі значення:
- алюмінієві сплави — 120 мм;
- мідь і бронза — 80 мм;
- сталь і сплави — 50 мм;
- чавун — 90 мм.
Розкрій заготовок на установках з ЧПУ виконується після розробки програми і точної настройки режиму різання.
При всіх позитивних якостях цього способу різання, ціна заготовки повинна бути мінімальною.
Точність і швидкість різання
Звичайна різання листового металу по заздалегідь заданому контуру виконується на великих швидкостях і вимагає витрат електроенергії по мінімуму.
Для ручних установок плазмового різання швидкість різання повинна бути не більше 6000 мм в хвилину. На плазматронах з ЧПУ швидкість різання, як правило, нижче.
Відео:
І в першому, і в другому випадку важливо, щоб якість різу відповідало вимогам стандартів, галузевих норм і технічних умов.
Одним з критеріїв оцінки якості є конусність різу.
В залежності від товщини заготовки і класу установки цей показник може коливатися від 3 до 9 градусів. Ідеальний рез не має відхилень.
Розкрій металів
При розкрої металів і сплавів режим різання обирається в залежності від конкретних умов.
Коли ріжеться лист з нержавіючої сталі, рекомендується використовувати азот або його суміш з аргоном.
Якщо застосувати стиснене повітря, це може вплинути на хімічні характеристики сталі.
Плюс до цього нержавійка чутлива до впливу змінного струму.
Враховуючи ці обставини, різання сталевих заготовок виконується плазмово-струменевим способом.
Плазмове різання алюмінієвих сплавів при товщині заготовки до 70 мм виконується з використанням стисненого повітря.
Якщо товщина листа більше 100 мм, то застосовується суміш аргону і водню.
Апарати плазмового різання
По своїй конструкції установки для плазмового різання металу поділяються на стаціонарні і переносні.
Наступним відмінністю при класифікації установок є спосіб просторової орієнтації заготовок у просторі.
Установки бувають наступного типу:
- портальні;
- портально-консольні;
- шарнірні.
Конструкція портальної установки по своїй компоновці схожа на конструкцію фрезерного верстата з ЧПУ подібного типу.
Металевий лист для різання фіксується під ходову частину порталу. Портал переміщається на роликах по опорних елементів у поздовжньому напрямку.
Плазмовий різак, який встановлений на порталі, має ступінь свободи в поперечному напрямку.
На аорто-консольної установці лист матеріалу кріпиться безпосередньо під консоллю, на якій розташована плазмовий пальник.
Ціна такої установки буває нижче, ніж у верстата іншої конструкції.
Відео:
Установка шарнірного типу отримала свою назву тому, що плазмовий пальник в ній розташована на спеціальній шарнірної рами.
На консолі кріпиться копір, за яким виконується вирізка деталі. В процесі плазмового різання утворюється дим і пил.
Для того щоб видалити їх за межі виробничого приміщення, використовується місцева витяжка. Система вентиляції повинна обладнуватися в цеху по розкрою металу в обов’язковому порядку.
Плюси і недоліки плазмового різання
Якщо порівнювати з іншими способами розкрою листового металу, то плазмова технологія володіє деякими перевагами.
Перше, що слід відзначити, високу продуктивність.
З цього випливає і оптимальна ціна виробу, яка складається з декількох складових – економія енергії, оптимальне використання металу і висока точність виробів.
Відео:
До недоліків слід віднести обмеження по товщині оброблюваного металу.
Незважаючи на ці обмеження, плазмова різка використовується у виробничих цілях, і в побутовій сфері.