Плазменная резка металла

Плазменная резка металла – качество, высокотехнологичность и бесспорная эффективность

В мире существует немало технических идей, разработанных много десятилетий назад, но только сейчас получивших широкое распространение благодаря развитию современных технологий и появлению новых материалов. К числу таковых относится плазменная резка, которая, благодаря совершенствованию оборудования, набирает популярность как на предприятиях по обработке металлов, так и в частных мастерских.

«Ивантеевский завод металлоконструкций», являясь современным высокотехнологичным предприятием, в числе первых освоил резку металлов с помощью плазмы с целью соответствия высоким стандартам качества металлообработки и обеспечения высокой экономической эффективности производства.

Необычные свойства плазмы и история ее освоения

Для многих слово «плазма» остается загадочным понятием из курса физики или из научно-популярных фильмов. Тем более сложным в понимании остается процесс ее использования для резки материалов. На самом деле с плазмой мы сталкиваемся регулярно и косвенно знаем некоторые ее свойства.

Плазму хоть и принято считать четвертым видом состояния вещества, но для нашей технологии проще представить ее газом, который благодаря наличию свободных частиц (ионов) приобретает удивительные свойства:

• имея в своем составе свободные ионы, плазма проводит электричество;
• плазма взаимодействует с электромагнитным полем;
• плазма светится (излучает волны видимого и УФ-диапазона);
• способна разогреваться до огромной (по земным меркам) температуры. При резке используется плазма с температурой от 5 × 10³ до 3 × 10⁴ ºС. Причем это считается холодной плазмой.

Как видите, свойства весьма интересные, и ими не случайно в 1941 году заинтересовались специалисты американского ВПК, которые пытались повысить эффективность дуговой сварки путем добавления газа. Усовершенствовать данную систему удалось в 1954 за счет ионизации газа, находящегося в зоне электроразряда. Тогда и был получен плазменный резак с небывалой для того времени температурой, но оборудование на такие условия работы рассчитано не было.

Год за годом данная технология совершенствовалась, и сегодня мы имеем несколько разновидностей устройств для эффективной плазменной резки. Некоторые из них имеются в арсенале специалистов по металлообработке «Ивантеевского завода».

Технология плазменной резки

Используемая технология резки металла основана на интенсивном узконаправленном тепловом воздействии, оказываемом струей плазмы на металл и обеспечивающем его плавление в ограниченной зоне. Международное обозначение данного процесса – Plasma Arc Cutting (PAC).

Создание плазмы происходит в плазмотроне, основным элементом которого является форсунка. Его конструкция обеспечивает решение нескольких технических задач данного процесса:

• форсунка имеет каналы, по которым под давлением подается воздушная смесь или газ, служащий источником плазмы. Плазмотрон посредством высоконапорного шланга подключается к компрессору, являющемуся обязательным компонентом технологического оборудования для плазменной резки;
• для образования и поддержания плазмы необходим электрический разряд. Он возникает благодаря разности потенциалов между встроенным в форсунку электродом и разрезаемым металлом или изолированным наконечником в форсунке. При образовании дуги между металлом и форсункой ее энергия дополняет энергию образовавшейся плазмы и повышает эффективность резки металла. Такая технология резки называется плазменно-дуговой. При поддержании плазмогенерирующей дуги внутри форсунки режущим инструментом остается только струя газовой плазмы, выходящая под давлением. Это позволяет воздействовать на диэлектрические материалы, в том числе и на пластик.

Учитывая огромные температуры плазмы, с которыми приходится работать, необходимо обеспечивать эффективное охлаждение форсунки. На практике существуют два способа: воздушный и водяной. Для этого в форсунке имеются отдельные каналы для циркуляции охладителя. Подаваемый для плазмы сжатый воздух используется также и для охлаждения, что делает данный способ более экономичным. Водяное охлаждение, требующее дополнительного оборудования, намного эффективнее, оно используется на более мощных устройствах и позволяет повысить точность резания.

Обрабатываемые материалы

Плазменная резка позволяет работать с материалами, кардинально отличающимися своими свойствами. Для нашего предприятия наиболее актуальна работа с металлами. Технология резки плазменной дугой применима ко всем видам стали и тугоплавких металлов. С легкостью режутся алюминий, медь, латунь, бронза и другие цветные металлы.

Теоретически возможно осуществить резку стального листа толщиной до 200 мм, но существуют параметры, определяющие границы наибольшей эффективности плазменной резки металла. Для стали это толщина до 50 мм, для чугуна – до 90 мм. Для меди и алюминия эти показатели соответственно равны 80 и 120 мм.

Из чего образуется плазма

Особенностью плазменной резки металлов является широкий диапазон газовоздушных смесей, подвергаемых ионизации. Различные газы могут комбинироваться, а их процентное соотношение разрабатывается для каждого отдельного технологического процесса:

• в качестве абсолютно бесплатного и в то же время достаточно эффективного источника плазмы используется простой сжатый воздух. Он позволяет произвести заготовительную резку цветных металлов, а также используется для экономичных режимов ручной и машинной резки;
• кислород, в силу высокой способности окислять контактирующие с ним компоненты применяется для машинной резки углеродистой и конструкционной сталей с высоким требованием качества. В сочетании с азотом кислород способен обеспечить большую скорость машинного резания любых видов стали. Однако для цветных металлов его присутствие в плазмообразующей смеси нежелательно;
• азот является распространенным веществом как для обработки цветных металлов, так и для коррозионностойкой стали. Он эффективен и для ручной, и для автоматической резки;
• исключительно для резки алюминия и медносодержащих сплавов используется аргонно-водородная смесь. Она позволяет получить высококачественные кромки.

Учитывая высокий температурный потенциал плазмы, она также может быть использована для резки тугоплавких металлов и сплавов. При этом применяются специально подобранные газовые смеси.

Виды оборудования для плазменной резки

Развитие технологии плазменной резки металла позволило создать разнообразные виды оборудования для ее применения. Для частного использования производятся портативные плазменные агрегаты с токопреобразователем инверторного типа. Однако ручная резка малоэффективна, особенно по сравнению с использованием заводского оборудования.

Станки для плазменной резки с числовым программным управлением являются наиболее высокотехнологичным и эффективным видом оборудования. Именно такие приспособления используются на «Ивантеевском заводе металлоконструкций». Основными достоинствами данной техники являются точность, скорость и высокое качество получаемых изделий. Как и другие станки с ЧПУ, эти устройства позволяют за считанные минуты перестроиться на выпуск совершенно нового типа продукции без замены режущего инструмента.

Достоинства плазменной резки

Мы уже приоткрыли вам немало секретов плазменной резки, чтобы выявить основные достоинства этой технологии по сравнению с другими способами:

• все металлы могут резаться с помощью плазмы. Тугоплавкие сплавы и цветные металлы не исключение. Плавкие неметаллы также можно разрезать этим способом, необходимо лишь заменить форсунку;
• благодаря максимально высокой температуре обеспечивается большая скорость резания, а значит и производительность всей установки. Наиболее существенно это свойство сказывается при обработке листов малой и средней толщины;
• узконаправленная струя плазмы обеспечивает быстрый точечный прогрев в требуемом месте, исключая общий нагрев детали с последующей тепловой деформацией;
• высоконапорный газовый поток эффективно удаляет оплавленный металл с места разреза, обеспечивая высокую чистоту обрабатываемой поверхности;
• могут использоваться безопасные газовоздушные смеси;
• относительно низкие затраты на расходные материалы (газ, сменные форсунки);
• минимальное загрязняющее воздействие на окружающую среду.

Отдельные преимущества позволяют использовать автоматическую плазменную резку металла на станках с ЧПУ:

• высокая скорость обработки;
• конфигурация деталей любой сложности;
• абсолютная идентичность всех однотипных изделий;
• возможность в процессе одной технологической операции выполнять несколько заказов даже из разных металлов;
• гибкость производства, способность в кратчайшие сроки обеспечить выпуск нового вида продукции без замены инструмента.

Суммируя все достоинства, стоит отметить главное качество, благодаря которому плазменная резка получила столь широкое распространение. Это высочайшая экономическая эффективность для любых изделий различной серийности. Соотношение производственных затрат и качества изготавливаемой продукции позволяет нашему заводу предлагать наиболее выгодные условия для своих заказчиков.

Наши консультанты помогут оптимизировать компоновку заказа, сведя к минимуму количество отходов и обеспечив максимальную эффективность использования оборудования. Обратившись к нам с заказом на плазменную резку металла, вы получите выверенные по размерам изделия с одинаковыми физико-механическими свойствами по наиболее выгодной цене.