Плазмове різання: особливості, принцип роботи, переваги і недоліки
Плазмове різання дуже часто використовують в таких галузях промисловості, як суднобудування, машинобудування, а також при виготовленні металоконструкцій, комунальної сфери і т. п. Крім цього, плазморез досить часто використовується в приватній майстерні. З його допомогою швидко і якісно розрізають будь-який матеріал, що проводить струм, і деякі неструмопровідними матеріали – дерево, камінь і пластик.
Технологія плазмового різання дозволяє розрізати листовий метал і труби, виконувати фігурний рез або виготовляти деталі. Робота здійснюється за допомогою високотемпературної плазмової дуги. Щоб її створити, потрібно тільки джерело струму, повітря і різак. Щоб робота виконувалася досить легко, а рез виходив рівним і красивим, слід з’ясувати, як здійснюється принцип роботи плазмового різання.
Як влаштований плазморез
Цей апарат складається з наступних елементів:
- джерело живлення;
- повітряний компресор;
- плазмовий різак або плазмотрон;
- кабель шланговий пакет.
Джерело живлення для апарату плазмового різання здійснює подачу на плазмотрон певної сили струму. Являє собою інвертор або трансформатор.
Інвертори досить легкі, в плані енергоспоживання економні, за ціною недорогі, проте, здатні розрізати заготовки невеликої товщини. З-за цього їх застосовують тільки в приватних майстернях і на малих виробництвах. У інверторних плазморезов ККД на 30% більше, ніж у трансформаторних і у них краще горить дуга. Часто використовують їх для робіт у важкодоступних місцях.
Трансформатори набагато масивніше, витрачають багато енергії, але при цьому мають меншу чутливість до перепадів напруги, і з їх допомогою розрізають заготовки великої товщини.
Плазмовий різак вважається головним елементом плазмореза. Його основними елементами є:
- сопло;
- охолоджувач/ізолятор;
- канал, необхідний для подачі стисненого повітря;
- електрод.
Компресор потрібно для подачі повітря. Принцип роботи плазмового різання передбачає застосування захисних і плазмообразующих газів. Для апаратів, які розраховані на силу струму до 200 А застосовується тільки стиснене повітря для охолодження, так і для створення плазми. Вони здатні розрізати заготовки товщиною до 50 мм
Кабель шланговий пакет використовується для з’єднання компресора, джерела живлення і плазмотрона. По електричному кабелю від інвертора або трансформатора починає надходити струм для збудження електричної дуги, а по шлангу здійснюється подача стиснутого повітря, який необхідно для виникнення всередині плазмотрона плазми.
Принцип роботи
При натисканні на кнопку розпалювання починається подача струму високої частоти від джерела живлення (інвертора або трансформатора). В результаті цього всередині плазмотрона утворюється чергова електрична дуга, температура якої досягає 8 тис. градусів. Стовп цієї дуги починає заповнювати весь канал.
Після того як виникла чергова дуга, в камеру починає надходити стиснуте повітря. Вириваючись з патрубка, він проходить через електричну дугу, нагрівається, при цьому збільшуючись в обсязі в 50 або 100 разів. Крім того, повітря починає ионизироваться і перестає бути діелектриком, набуваючи властивості проводити струм.
Сопло плазмотрона, звужене донизу, обжимає повітря, створюючи з нього потік, який починає вириватися звідти зі швидкістю 2 – 3 м/с. В цей момент температура повітря часто досягає 30 тис. градусів. Саме такий розжарений іонізоване повітря і є плазмою.
У той час, коли плазма починає вириватися з сопла, відбувається її зіткнення з поверхнею оброблюваного металу, чергова дуга в цей момент гасне, а запалюється ріжуча. Вона починає розігрівати заготовку в місці реза. Метал в результаті цього плавиться і з’являється рез. На поверхні металу, що розрізається утворюються невеликі частинки розплавленого металу, сдуваемые з неї потоком повітря. Таким чином здійснюється робота плазмотрона.
Переваги плазмового різання
Роботи по різанню металу часто здійснюються на будмайданчику, в майстерні або цеху. Можна використовувати для цього автоген, але не всіх це влаштовує. Якщо обсяг робіт, пов’язаний з різкою металу, занадто великий, а вимоги, що пред’являються до якості різу, дуже високі, то слід подумати про те, щоб використовувати плазмовий різак, мають наступні достоїнства:
- Якщо потужність підібрана правильно, то апарат плазмового різання дозволяє в 10 разів підвищити продуктивність. Такий параметр дозволяє плазморезу поступитися тільки промислової лазерної установки, однак, він значно виграє в собівартості. Доцільно з економічної точки зору застосовувати полум’яну для різання металу, що має товщину до 50 – 60 мм.
-
Універсальність. З допомогою плазмового різання обробляються чавун, мідь, сталь, алюміній і інший метал. Необхідно просто вибрати оптимальну потужність і виставити конкретне тиск повітря.
- Висока якість різу. Апарати плазмового різання здатні забезпечити мінімальну ширину різу і кромки без перекаливания, напливів та грата практично без додаткової обробки. Крім того, досить важливим є такий момент, що зона нагрівання матеріалу в кілька разів менше, ніж при використанні автогену. А так як термічне вплив мінімально на ділянці різання, то і деформація від цього вирізаних деталей буде незначною, навіть якщо вони мають невелику товщину.
- Не відбувається істотного забруднення навколишнього середовища. З економічної точки зору, якщо є великі обсяги робіт, то плазмова різка набагато вигідніше кисневої або механічною. У всіх інших випадках враховують не матеріали, а трудомісткість використання.
Недоліки плазмового різання
Недоліки в роботі плазмового різання теж є. Перший з них – максимально допустима товщина різу досить невелика, і у самих потужних агрегатів вона рідко буває більше 80 – 100 мм.
Наступний недолік – досить жорсткі вимоги, що пред’являються до відхилення від перпендикулярності різу. Кут відхилення не повинен бути більше 10 – 50 градусів і залежить це від товщини деталі. Якщо трапляється вихід за ці межі, то виникає досить істотне розширення реза, що в результаті спричиняє швидкий знос витратних матеріалів.
Крім того, робоче обладнання досить складне, що робить неможливим використання двох різаків одночасно, які підключаються до одного апарату.
Висновок
Принцип роботи плазмового різання досить простий. Крім того, апарат, який використовується для цього, має велику кількість переваг, у кілька разів перевершують наявні недоліки. Якщо його правильно експлуатувати, то можна істотно заощадити час і отримати якісний результат.
