Что нужно для плазменной резки металла


Плазменная резка металла: технология, оборудование, преимущества

Плазменная резка листового металла – разновидность термической обработки материалов, их разделение на части при помощи струи плазмы. В последние 15 лет  плазморезы используются не менее интенсивно, чем  гидроабразивные и лазерные устройства. Свидетельством этому – активный покупательский спрос и множество позитивных отзывов  от профессионалов. Такие вопросы, как «что такое плазменная резка?» и «как она работает?»  могут возникнуть у начинающего сварщика. Давайте найдем на них ответы и  разберемся, почему резка металла плазмой так популярна.

Содержание статьи

Что задействовано при резке плазменной струей

плазменная резка металла

Оборудование для плазменной резки металла включает в себя:

  • Источник питания. Чтобы плазменная дуга в процессе резки работала стабильно и не разбрызгивала металл, источник питания преобразует переменный ток в постоянный, а также регулирует его силу.
  • Плазмотрон. Генератор плазмы состоит из электрода, изолированного от него сопла и механизма, которое закручивает плазмообразующий газ. Для качественной работы плазмотрону нужен защитный кожух.
  • Систему розжига дуги. Ее назначение – образовывать искру в плазмотроне, которая нужна для поджига плазменной дуги.

Виды плазменной резки

Современное оборудование для плазменной резки металла бывает двух разновидностей: ручное и механизированное (высокоточное).

Ручные системы преобразуют в плазму обычный воздух. Сила тока такого устройства – от 12 до 120 А. Минимальная толщина металла, которую может разрезать прибор на самых низких токах, составляет 3,2 мм.

Более технологичной разновидностью традиционных плазменных станков являются ручные механизированные. Они оснащены числовым программным управлением и предназначены для работ, которые требуют высокой производительности – например, для изготовления тяжелого промышленного оборудования. Сила тока — от 130 до 1000 А. Максимальная толщина разрезаемого материала – до 159 мм.

Высокоточные станки используются для очень качественной и быстрой резки с минимальным износом расходников. Отверстие сопла в таких аппаратах маленькое, что позволяет получить дугу с силой тока 40 -50 тысяч А на квадратный дюйм. Для выработки плазмы, кроме очищенного воздуха,  используются кислород, азот, смесь из аргона, азота и водорода. Максимальная толщина реза — 160 мм.

Как работает плазменная резка

устройство плазменной резки

Плазма представляет собой ионизированный газ, который обладает электропроводностью и содержит в себе заряженные частицы. В качестве плазмообразующих могут использоваться активные газы (кислород или смесь газов — воздух)  и неактивные газы (водород, аргон, азот). Их нагревание и ионизация при помощи дугового разряда происходят в плазмотроне. Чем выше поднимется температура газа, тем больше он будет ионизирован. Температура плазменного потока достигает до 6000 градусов по Цельсию.

Чтобы осуществить плазменную резку пластин металла, сперва нужно их надежно закрепить на станке. Затем между обрабатываемым материалом и форсункой происходит короткое замыкание, в результате которого зажигается электрическая дуга. Чтобы зажечь основную дугу, может использоваться дежурная. Она образуется при помощи осциллятора и имеет силу тока 25-60 А. Затем под большим давлением в сопло подается газ, который под воздействием электричества превращается в плазму, которая выходит из аппарата со скоростью 500 – 1500 м/с. Технология плазменной резки металла предполагает, что металл в области разреза расплавляется и выдувается во время перемещения резака.

плазмотрон

Знаете ли вы, что принцип плазменной резки металла несколько отличается для каждой из ее разновидностей? Это обстоятельство стоит учитывать, так как грамотный подбор инструментов и материала – залог энергоэффективности проводимых работ.

  • При ручной резке плазменной струей электрод и детали сопла, даже если источник питания отключен, соединены. Если нажать триггер, через этот контакт пойдет постоянный ток, который также запустит поток плазменного газа. Электрод и сопло разомкнутся только тогда, когда давление плазменного газа будет оптимальным. Затем возникнет электрическая искра, и под действием высоких температур образуется плазма. Электрический ток переместится на контур, охватывающий электрод и разрезаемый металл. Если триггер отпустить, подача тока и воздуха прекратится.
  • При высокоточной резке плазменной струей электрод и детали сопла не соприкасаются. Для их изоляции предназначен завихритель. Когда включается источник тока, начинается предварительная подача газа в плазмотрон. Вспомогательная дуга в это время служит для питания сопла (подключение к «+» потенциалу) и электрода (подключение к «-» потенциалу). Затем вырабатывается высокочастотная искра, и ток от электрода к соплу идет уже через образованную плазму. Плазменная струя начинает разрезание металла, и контур тока переходит от электрода на обрабатываемую поверхность. После этого источник тока устанавливает оптимальную силу тока, происходит регулировка потока газа.

Зная, как работает аппарат плазменной резки, а также специфику работ, которые вам предстоят, можно собрать устройство плазменной резки своими руками, благо инструкции для этого широко представлены на просторах интернета. Наиболее подходящий для преобразования механизм — сварочный инвертор. Бытовым плазморезом можно не только разрезать металл, но и произвести плазменную сварку.

Плазменная резка какого металла возможна

нарезанные плазмой заготовки

Плазменный резак может использоваться как для цветных металлов, так и для черных и их сплавов. В первом случае в качестве основы для плазмы используются неактивные газы, а во втором – активные. Толщина материалов, которые способен обработать плазменный резак, может достигать 220 миллиметров. С помощью плазмы можно резать и тонкие металлы.

Однако обратите внимание, что даже самые дорогостоящие плазморезы не могут гарантировать отсутствие скоса, конусность резки все равно будет составлять 2-4 градуса.

Аппарат плазменной резки может производить как раскраивание металлического листа по прямой линии, так и фигурную резку, в том числе сверление отверстий. Минимальный диаметр отверстий при этом не может быть меньше 1,5 – 2 толщин металлической заготовки.

Оборудование для плазменной резки металла

Механизмы для резки плазменной струей бывают двух типов. Инверторные эффективны в случае, если вам необходима высокая производительность, а толщина металла не превышает 30 мм. Трансформаторные имеют меньший КПД, однако с их помощью можно нарезать более толстые детали.

По степени мобильности оборудование можно условно разделить на три разновидности:

  • Ручные. Такая установка универсальна и компактна, но при этом потребляет много электроэнергии. Представляет собой коробку, оснащенную шлангом и горелкой.

    ручная плазменная резка

  • Портальные. Имеют вид станков с просторной рабочей поверхностью, на которой располагается разрезаемый материал. Для их размещения требуется много свободного пространства, а для работы – мощный источник электроэнергии.

    портальная установка плазменной резки

  • Переносные. Разрезаемый металл укладывается в отсек, имеющий вид рамы с рейками.

    переносная плазменная резка

Преимущества и недостатки резки плазмой

К очевидным преимуществам плазменно-дуговой резки можно отнести следующие:

  • Установки для плазменной резки имеют меньшую стоимость по сравнению с лазерными.
  • Плазморезка может справиться с толщиной металла, недостигаемой для лазера.
  • Нарезанию плазмой поддаются практически все металлы, проводящие ток (медь, сталь, латунь, чугун, титан и т.д).
  • Толщина реза плазменной установки зависит от типа станка и его наконечников. Аппараты с минимальной толщиной реза снижают процент потери металла и увеличивают концентрацию потока плазмы.
  • Дополнительная обработка реза не нужна.
  • Безопасность плазменной установки. Ее конструкция не предполагает баллонов со сжатым газом, которые могут стать причиной пожара или взрыва.
  • Вмешательство обслуживающего персонала при автоматической резке сводится к минимуму.

Минусов у плазморезов не так и много:

  • Если нужно разрезать металл толщиной более 200 мм, придется прибегнуть к другим видам резки.
  • Нужно обращать пристальное внимание на угол отклонения. Он не должен составлять более 50 градусов.
  • К одному аппарату невозможно подключить два резака.

Плюсы и минусы плазменного раскроя металла по сравнению с лазерным мы уже раскрывали в одной из статей.

Резка плазменной струей: примеры

резка труб плазмой

Метод плазменной резки является довольно универсальным. Струей ионизированного газа можно разделять на части практически все металлы любых конфигураций.  В строительстве и промышленности чаще всего к помощи плазмы прибегают в тех случаях, когда необходимо разделить на части тонкие листы металла, разрезать рулоны стали, изготовить металлические штрипсы или измельчить чугунный лом.

Оснащенные центраторами труборезы помогут вам разделить на фрагменты трубы любого диаметра. При этом функционал оборудования позволяет провести зачистку швов и разделывание кромок. С помощью плазмы осуществляют также сверление в металле отверстий.

художественная резка плазмой

Художественная плазменная резка широко распространена в строительстве. К этому методу прибегают при оформлении ограждений, уличных очагов, беседок, флюгеров, разнообразных элементов интерьера.

 В заключение

Плазменная резка —  быстрый и эффективный способ нарезать металл толщиной до 200 мм. Она может применяться для любых материалов, обладающих электропроводностью: меди, стали, латуни, чугуна, титана, алюминия, сплавов. Принцип действия плазменного резака основан на плавлении металла тонкой струей ионизированного газа и сдувании расплавленного материала с области реза.

Оборудование для нарезки плазмой бывает ручное и механизированное; инверторное и трансформаторное; ручное, портальное и переносное. Несмотря на различия в тех или иных характеристиках, любое из перечисленных приспособлений состоит из источника питания, системы поджига дуги и плазмотрона. Зная принцип работы устройства, собрать генератор плазмы для резки металла можно в домашних условиях.

[Всего: 0   Средний:  0/5]

Что такое плазменная резка?

Плазменная резка - один из самых распространенных способов резки толстого металла. Но, хотя это обычная технология в металлообрабатывающей промышленности, многие люди могут не знать точно, что такое плазменные резаки и как они работают.

В этой статье мы расскажем об основах плазменной резки, о том, что вы можете резать и где лучше всего этот процесс.

Как работает плазменная резка?

На фото: Tayor Труборез с ЧПУ Плазменный резак Источник: Machines4U

Основы плазменной резки относительно просты.Плазменный резак создает электрический канал перегретого газа (плазмы), который затем аккуратно прорезает металл.

Конечно, это еще не все. Плазменный газ проталкивается через сопло резака, обычно с использованием сжатого газа, воздуха или воды. Кроме того, рядом с соплом находится электрический узел или контрольная лампа, которая электрически заряжает плазменный газ и нагревает его до температуры, при которой он может прорезать металл.

Сжатый газ, воздух или вода также выдувает расплавленный металл из зоны резки, оставляя деталь чистой после того, как плазма прорезала ее.Обычно это считается обычным методом охлаждения и выдувания расплавленного металла, но есть и другие методы, каждый из которых имеет свои преимущества.

Методы

С водяным охлаждением: Это один из, если не самый распространенный, методов плазменной резки. Эти резаки используют газ для толкания и создания высокотемпературной плазмы для резки, а воду для охлаждения.

Air Plasma: Очень похоже на установки плазменной резки с водяным охлаждением, установки воздушной плазменной резки используют сжатый воздух для своего охлаждения.Этот метод в основном используется для портативных или ручных плазменных резаков, где другие методы не так практичны.

Двойной газ: Двойная газовая плазменная резка снова очень похожа на традиционные методы. Но вместо воздуха или воды, действующих как хладагент или кожух, они используют вторичный газ. Этот газ может варьироваться в зависимости от металла, который вы режете. Тем не менее, этот метод имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционной плазменной резкой, заключающийся в более высоких скоростях резки и снижении риска «двойной дуги».

  • Двойная дуга - это место, где возникает вторичная электрическая дуга, которая смещает или прерывает первичный электрический канал. Это может привести к нестабильности плазмы, что может привести к повреждению заготовки или, в плохих случаях, к травмам оператора.

Закачка воды: Закачка воды - популярный метод из-за доступности и повышенной температуры. Этот метод улучшает качество резки, скорость резки и снижает эрозию сопла.

Водяной кожух: Водяной кожух похож на закачку воды, однако вода используется для создания кожуха вокруг плазмы, а не для усиления нагрева.Водяной кожух помогает снизить уровень дыма и шума, а также увеличивает срок службы форсунки. В качестве дополнительного бонуса этот метод также применим для деталей, погруженных на глубину до 75 мм ниже уровня воды.

Плазма с высокими допусками: Плазменные резаки с высокими допусками работают, заставляя плазму закручиваться, когда она вводится в сопло, а также обычно сочетается с вторичным потоком газа, чтобы гарантировать, что она поддерживает вращение. Этот метод улучшает качество резки плазмы, поднимая его по сравнению с большинством традиционных плазменных резаков почти до того же уровня, что и лазерные резаки.Однако плазменная резка с высокими допусками обычно выполняется медленнее, чем любой из этих методов, иногда до 80% медленнее, чем лазерная резка.

Зачем нужна плазменная резка?

На фото: Plasmacam Samson Plasma Cutter Источник: Machines4U

Хотя плазменная резка существует дольше лазерной, это не всегда лучший выбор для ваших нужд. Существуют различные различия, которые определят, какой из них лучше всего подходит для вашего бизнеса.

Преимущества плазменной резки перед лазерной

Основными преимуществами плазменной резки являются цена и простота.Плазменные резаки обычно дешевле по сравнению с лазерными резаками. Это делает их отличным выбором для стартапов или предприятий с ограниченными деньгами.

Помимо того, что они дешевле с самого начала, они также просты в использовании. Мы имеем в виду, что у них очень простые, четко определенные роли. Плазменные резаки превосходно режут металл - только металл. Хотя это может ограничить их использование, это также помогает им преуспеть в этой конкретной области.

В то время как плазменные резаки обычно могут резать более толстый и прочный металл толщиной около 80 мм, лазерные резаки обычно могут резать только металл толщиной до 25 мм.Это делает плазменную резку отличным выбором, если вам нужно разрезать толстый металл.

Конечно, у плазменной резки есть несколько недостатков. Основные из них заключаются в том, что они не могут прорезать другие материалы, кроме металла, и они не могут создавать более тонкие детали, как лазер.

Что лучше: лазерная или плазменная резка?

На фото: плазменный резак Hypertherm Источник: Machines4U

Выбор между лазерным или плазменным резаком будет зависеть от ваших потребностей и бюджета.Плазменные резаки преуспевают в строительной отрасли (и, конечно, в других сферах), где они используют большие количества или толстый металл без деталей. Поскольку плазменные резаки отлично подходят для резки толстых листов металла, они являются идеальным выбором, когда нет необходимости в мелких деталях.

С другой стороны, если вам нужен станок, способный обрабатывать более мелкие детали и быстро массовое производство, то лазерная резка, вероятно, будет лучшим выбором. Лазерные резаки могут прорезать другие материалы, такие как кожа, дерево и стекло, а также могут гравировать и маркировать.

Плазменная резка - идеальный метод для резки толстых листов металла. Доступные по цене и с интеграцией CAD / CAM, установки плазменной резки - отличный способ для предприятий эффективно создавать металлические изделия любых форм и размеров.

Если вы хотите купить новый плазменный резак, просмотрите наши списки новых и бывших в употреблении устройств плазменной резки, чтобы узнать, что есть в наличии.

.

Что такое высокоточная плазменная резка?

Рисунок 1
Сегодняшняя высокоточная плазменная резка означает более быструю резку, получение высококачественной кромки и долговечные расходные материалы по сравнению с технологией прецизионной плазменной резки первого поколения, появившейся в 1990-х годах в США.

Все мы знаем старую шутку о продажах: вы может быть хорошо, быстро или дешево, так что выберите два. Раньше высокоточная плазменная резка тоже была такой, только параметры были скоростью резки, качеством и сроком службы деталей.

Сегодня производители пользуются лучшим из миров (см. , рис. 1 ). На 0,25 дюйма стали, максимальная скорость резки достигает 100 дюймов в минуту. (Скорость может достигать 150 дюймов в минуту или более, если разрезы выполняются на длинных прямых кромках или качество резки не критично.) Высокоточная система может обеспечить точность резки от ± 0,01 до 0,05 дюйма и ширину пропила до 0,05 дюйма. Расходные материалы могут длиться от 1300 до более чем 3700 дуговых зажиганий, а системы могут резать любой проводящий материал от 10 до 2 дюймов.толстый.

Возможности продолжают расширяться. Технология вырезания отверстий (см. , рис. 2 ) обеспечивает получение точных отверстий или радиусов с минимальным конусом или без него на низкоуглеродистой стали от 10 ga. до 1 дюйма. Кроме того, новая технология плазменной резки под углом сокращает время и стоимость сварки.

Высокоточная система плазменной резки концентрирует больше энергии на меньшей площади, а повышенная плотность плазмы создает точный рез с более узким пропилом, меньшим скруглением верхней кромки и меньшим скосом (см. Врезку Качество резки ).Чтобы оценить масштаб развития плазменных технологий, примите во внимание, что даже современные методологии моделирования не могут полностью и эффективно моделировать поведение плазменной дуги без значительного упрощения допущений. Плазменная резка, безусловно, эволюционировала с момента своего рождения в лаборатории, чтобы стать продуктивным производственным инструментом, который играет ключевую роль в успехе многих производителей.

Сужение дуги

Ученые из Linde Division компании Union Carbide разработали процесс плазменной резки в 1950-х годах, когда они сузили дугу TIG, чтобы увеличить ее плотность энергии и сфокусировать ее импульс, образуя режущую дугу, а не сварочную дугу.

Доктор Джеймс Браунинг, профессор Дартмутского колледжа, основал компанию Thermal Dynamics в 1957 году и разработал некоторые из первых плазменных резаков и источников питания. В то время в системах плазменной резки в качестве плазменного газа использовался только один инертный газ, поскольку вольфрамовый электрод быстро разрушался в присутствии кислорода. Без возможности использовать кислород для поддержки окисления и связанной с ним самоподдерживающейся экзотермической реакции, этот процесс имел мало преимуществ для резки стали.

Браунинг начал менять это в 1963 году, когда он ввел вторичный газ для окружения основной плазменной дуги.Этот защитный газ сжимал и дополнительно концентрировал дугу, чтобы обеспечить более высокую плотность энергии. При производстве стали с двойным потоком комбинация плазмы / защитного газа обычно представляла собой азот / воздух или азот / O 2 . Двухпоточная резка увеличила скорость низкоуглеродистой стали, уменьшила закругление верхней части, загнала дугу глубже в пропил и минимизировала окалину на нижней части пропила. На рис. 3 представлены комбинации плазменного и защитного газа, используемые в современных приложениях для высокоточной плазменной резки.

Модернизация электрода и резка стали

Два дополнительных изобретения Браунинга в 1963 году еще больше увеличили срок службы электрода: вставка эмиттера (затем вольфрама) в кончик медного цилиндра и выдавливание задней части цилиндра, чтобы вода могла отводить тепло от электрода. и продлить срок службы. Запатентованная в 1963 году конструкция плазменного электрода остается такой же, как и сегодня, за исключением использования вольфрама в качестве эмиттера.

Поскольку вольфрам портится в присутствии кислорода, от использования воздуха или кислорода в качестве плазменного газа отказались.Ситуация изменилась в конце 1960-х годов, когда российские ученые обнаружили, что гафний и цирконий сопротивляются быстрому разрушению. (Сейчас в большинстве электродов в качестве эмиттера используется гафний.) В результате производители могли использовать воздух в качестве плазменного газа и получать значительную экономию средств; Использование кислорода в качестве плазменного газа обеспечило бы высочайшее качество и самую быструю резку тонких секций стали.

Высокоточная резка

Высокоточная плазменная система концентрирует энергию дуги на небольшой площади, в результате чего режущий инструмент становится более острым.Японцы изобрели первые высокоточные системы в 1980-х, а американские компании начали разрабатывать системы в начале 1990-х. Эти проблемы заставили компании, занимающиеся плазменной резкой, вернуться к основам проектирования и эксплуатации резаков.

Рисунок 2
С помощью ЧПУ и соответствующего программного обеспечения, используемых в сочетании с современными системами высокоточной плазменной резки, производители могут вырезать «под болты» отверстия с помощью плазменной резки несколькими прикосновениями к экрану управления.

В то время как некоторые из ранних горелок имели отверстие около 0,1875 дюйма, теперь сопла имеют отверстие от 0,040 до 0,045 дюйма и обеспечивают мощность резания до 60 000 ампер на квадратный дюйм. ( Рисунок 4 показывает, что эти достижения означают для производительности резки.) Однако увеличение плотности дуги привело бы к очень короткому сроку службы расходных деталей без новой конструкции горелки, которая полностью обеспечивала поток охлаждающей жидкости к отверстию сопла, а также позволяла 1,6 галлона в минуту охлаждающей жидкости, протекающей через сопло.Раньше охлаждающая жидкость текла в корпус горелки, а не до сопла.

То, как зажигается и прекращается плазменная дуга, сильно влияет на срок службы электрода. В большинстве горелок используется короткий импульс высокого напряжения (от 10 до 20 миллисекунд при напряжении более 6000 В), чтобы сделать воздух электропроводным, что, в свою очередь, позволяет создать вспомогательную дугу (для которой требуется примерно 150 В). Количество напряжения тщательно контролируется и рассчитывается по времени, чтобы уменьшить износ.

Во время заделки износ электрода сводится к минимуму за счет снижения тока, напряжения и потока газа для схлопывания дуги с контролируемой скоростью, которая, в свою очередь, охлаждает гафниевую вставку с контролируемой скоростью.Раньше дуга гасла. Когда это произошло, вакуум, созданный в месте, ранее занятом плазмой, вытягивал часть расплавленного гафния, вызывая гораздо более быстрый износ.

Точное управление высотой резака также значительно снижает износ электродов и точность резки. Регулировка высоты зависит от напряжения дуги, которое прямо пропорционально расстоянию между кончиком электрода и пластиной. Контроллеры высоты настраиваются с шагом 0,1 В и управляются с разрешением измерения ± 0.02 В. В современных системах используется выборка напряжения для адаптации к износу расходных деталей, удерживая сопло на правильном расстоянии от пластины в течение всего срока службы электрода. Например, представьте, что регулятор высоты установлен на 150 В, и это напряжение соответствует расстоянию между наконечником и пластиной 5 мм. Однако по мере износа электрода дуга становится длиннее. При измерении напряжения резак постепенно приближается к пластине по мере износа электрода, таким образом поддерживая постоянную ширину пропила и качество резки.

При сборке автоматизированной системы плазменной резки изготовителю металла не следует экономить на контроллере высоты, подъемнике резака и связанных с ними приводах и двигателях. Если высота резака меняется, качество резки меняется от детали к детали и даже в пределах одной детали. Как минимум, изготовитель должен использовать контроллер с функциями управления высотой прожига, задержкой прожига и отводом прожига. Эти функции продлевают срок службы расходных деталей за счет уменьшения износа электродов во время зажигания и остановки дуги, а также за счет минимизации количества расплавленного металла, который разбрызгивается во время зажигания дуги.

Автоматические газовые консоли также продлевают срок службы электродов. Как недостаточный, так и избыточный поток плазменного газа возмущают лужу расплавленного гафния вместо того, чтобы удерживать ее в центре. Кроме того, резкие изменения потока газа вызывают нестабильность дуги, что, в свою очередь, может вызвать немедленное повреждение расходных деталей (не говоря уже об ухудшении качества резки).

За последние 20 лет срок службы электродов увеличился более чем вдвое (см. Рисунок 5 ). Для резки при 400 А электроды с многогафниевой вставкой имеют увеличенный срок службы с 400 до 900 дуговых зажиганий.Поскольку срок службы электродов является основным фактором, влияющим на стоимость резки, стоимость высокоточной плазменной резки продолжает снижаться.

Вопросы интеграции

Полностью интегрированная система включает в себя источник питания плазмы, ЧПУ, регулятор высоты резака, подъемник резака и связанные с ним двигатели и приводы, а также пульт автоматического управления газом. Некоторые производители ошибочно полагают, что использование высокоточного источника питания для плазменной резки позволит им сэкономить на других компонентах. В автоматизированной плазменной системе интегрированные компоненты работают без проблем, контролируя силу тока резки, высоту резака, скорость и давление газа.

Некоторые производители также отказываются от ЧПУ и сопутствующего программного обеспечения. Но их возможности обеспечивают быструю окупаемость, особенно если компании не хватает операторов с навыками программирования и опытом плазменной резки (и то, и другое необходимо без ЧПУ). Преимущества ЧПУ и программного обеспечения включают:

  • Повышение производительности и уменьшение количества ошибок . ЧПУ автоматически устанавливают и контролируют параметры «наилучшего качества реза» или «самого быстрого реза» после того, как оператор выберет тип материала, толщину материала и комбинацию режущего газа.Операторы становятся продуктивными после нескольких часов обучения, а не недель.
  • Технология оптимизации отверстий / процессов. После загрузки программы резки (или даже просто файла DXF в контроллер с флэш-накопителя USB) ЧПУ проверяет файл и определяет, какие параметры необходимо оптимизировать. После того, как они определены, контроллер пересчитывает оптимальный параметр и пути реза. Подобные технологии оптимизируют порядок резки и методы прожига, а также места для сложных гнезд.
  • Инструменты для автоматического раскроя. Для производителей, у которых нет отдельного конструкторского отдела, инструменты автоматического раскроя неоценимы для сокращения отходов пластин и сокращения времени цикла.
  • Инструменты для мостовидных протезов. Мостовые инструменты обычно сокращают количество прожигов в программе резки. Они автоматически назначают отрезки между деталями, чтобы уменьшить количество прожигов и время цикла.

Снятие фаски и компенсация фаски

Плазменная фаска - резка скосов V, Y, X и K на 0.Сталь толщиной от 25 до 2 дюймов - горячая тема в отрасли. В настоящее время большинство производителей недостаточно используют плазменную фаску, потому что более старые системы снятия фаски требуют, чтобы программисты компенсировали угол резака, высоту резака, ширину пропила и скорость резки в программе обработки детали или в раскладке. В результате операторы не могут производить любые необходимые регулировки, необходимые для производства точных деталей. Чтобы внести изменения, оператор должен вернуться к программисту и обновить программу или гнездо. Это может привести к потере значительного количества времени и является препятствием для производства качественных деталей.

Рисунок 3
Различные комбинации плазмы / защитного газа делают плазменную резку подходящей технологией резки различных материалов.

Новая технология снятия фаски объединяет функции плазменной резки, ЧПУ, программного обеспечения, управления высотой, головки для снятия фаски и портала, что позволяет производителям в полной мере использовать преимущества своей системы плазменной резки и максимизировать производительность.

Новая технология предлагает высокий уровень автоматизации для программиста за счет включения передовых последовательностей резки под углом в программное обеспечение CAD / CAM для программирования и раскроя.Он также помещает все данные компенсации скоса в ЧПУ, а не в программное обеспечение для программирования. Следовательно, программа обработки детали или раскрой представляет собой фактическую желаемую геометрию детали без компенсации скоса. Это устраняет необходимость в программировании методом проб и ошибок. Вместо этого операторы могут быстро и легко произвести любые необходимые регулировки на машине.

Поставщики интегрированных плазменных технологий также работают над технологией, которая компенсирует фаску, присущую поверхности резки. Даже системы, способные выполнять самые точные пропилы, позволяют получить некоторую фаску.Эти достижения позволят плазме более эффективно конкурировать с лазерной резкой, у которой нет фаски. Технология пока недоступна, но приятно осознавать, что разработчики технологии высокоточной плазменной резки продолжают стремиться к еще большему качеству и производительности.

Дирк Отт - вице-президент по глобальной автоматизации плазменной резки, Thermal Dynamics, www.thermal-dynamics.com.

Качество резки

Поставщик системы плазменной резки может помочь производителям определить характеристики оборудования, которые подходят для их применения.Используйте следующие характеристики, чтобы оценить качество резки тестовых деталей, и не забудьте узнать у поставщика системы плазменной резки время резки и приблизительную стоимость резки каждой детали для этих тестовых деталей:

  • Поверхность резки. При качественной резке получается деталь, готовая к следующему этапу изготовления. Характеристики включают гладкую поверхность, свободную от окалины и нитридных загрязнений.
  • Закругление верхней кромки вызвано теплом плазменной дуги на верхней поверхности реза.Правильный контроль высоты резака сводит к минимуму закругление верхнего края.
  • Верхние брызги. Слишком быстрая резка или слишком высокая настройка резака приводит к появлению брызг сверху, которые легко удалить.
  • Донный шлак . Легко удаляемая окалина означает, что резка идет слишком медленно. Трудно удаляемая окалина означает, что резка выполняется слишком быстро.
  • Ширина пропила. Ширина пропила (или резки) зависит от размера отверстия наконечника, текущей настройки и высоты резака.
  • Угол скоса поверхности реза. Высокоточные процессы позволяют получить угол скоса от 0 до 3 градусов, в то время как обычная плазменная резка дает больший угол скоса. Правильный контроль высоты резака обеспечивает наименьший угол скоса (а также ширину пропила и закругление верхней кромки).
  • Загрязнение нитридами . Когда углеродистая сталь режется с использованием воздуха в качестве плазменного газа, часть азота поглощается поверхностью разреза, что затем требует шлифовки перед сваркой для устранения пористости и риска образования нитридов на границе зерен.

Стандарт ISO 9013: 2002 дает наилучшее определение понятия «высокая точность». Поверхность прецизионной резки имеет следующие характеристики:

  • Квадратная поверхность (скос менее 3 градусов)
  • Гладкая, с почти вертикальными линиями сопротивления
  • Практически нет нитридов или оксидов
  • Практически нет окалины и что такое окалина присутствующие должны легко удаляться
  • Минимальная зона термического влияния и повторно отлитый слой
  • Хорошие механические свойства сварных деталей
.

Руководство по механизированной плазменной резке

Для многих индивидуальных производителей начало своего предпринимательского пути началось с источника сварочного тока. Сварочные навыки путешествуют, и предприимчивый человек может использовать их, чтобы начать свой бизнес.

Похоже, что в ближайшее время эта тенденция не изменится. По данным Бюро статистики труда США, ожидается, что количество рабочих мест в секторе «сварщики, резаки, паяльщики и паяльщики» вырастет до 427 300 человек в 2026 году по сравнению с 404 800 в 2016 году.Из этого числа 24 000 будут заниматься индивидуальной трудовой деятельностью, что на 2 000 больше, чем в 2016 году. Предполагается, что в обозримом будущем дух предпринимательства в сообществе производителей металла сохранится.

Конечно, с любым новым бизнесом возникают проблемы, связанные с его развитием. Большинство этих цехов постараются сделать это, взяв на себя сварные детали большего размера или больше производственных работ. Имея это в виду, многие будут рассматривать возможность инвестиций в механизированную плазменную резку.

Чтобы помочь владельцам малого бизнеса или тем, у кого есть предпринимательские устремления, эти часто задаваемые вопросы и сопровождающие их ответы могут помочь предоставить некоторые подробности о том, что возможно с помощью современных возможностей плазменной резки.

Какие допуски и толщины резки могут быть достигнуты при современной плазменной резке?

На допуски влияют многие переменные, такие как навыки оператора, скорость, высота резака, толщина материала, тип материала, размер детали, сложность детали и, что наиболее важно, качество (точность) режущего станка. Однако общий допуск для процесса плазменной резки (с технологией резки Hypertherm) составляет от ± 0,015 до 0,020 дюйма.

Какие факторы определяют размер источника питания плазмы, который сопровождает механизированный стол?

Область применения и бюджет производителя определяют выбор размера источника питания.Однако основными факторами в процессе выбора являются тип и толщина разрезаемого материала.

Дополнительными факторами являются требования к качеству резки, требования к качеству отверстий, сложности готового продукта, вторичные процессы, желаемая производительность (количество необходимых деталей и скорость их производства) и любые требования к снятию фаски. (Снятие фаски требует прорезания материала под углом, отличным от 90 градусов, что увеличивает толщину прорезаемого материала из-за угла).

Можно ли резать алюминий и нержавеющую сталь с помощью современной плазменной резки? Каких результатов можно ожидать?

В последние годы был достигнут значительный прогресс в технологии плазменной резки, который переопределяет качество плазменной резки низкоуглеродистой, нержавеющей стали и алюминия. Плазменная резка теперь предлагает широкий выбор вариантов резки нержавеющей стали и алюминия для многих областей применения. Например, один из новейших источников питания для плазменной резки теперь предлагает возможность смешивания трех газов - аргона, водорода и азота, что дает улучшенный результат при резке нержавеющей стали и алюминия.

Что необходимо учитывать при выборе размера стола? Какие варианты доступны?

Размеры стола могут сильно варьироваться от маленького (4 на 4 фута) до большого (30 на 200 футов) в зависимости от потребностей производителя.

Факторы, которые следует учитывать при выборе размера стола, включают размер пластины / листа материала, требования к пропускной способности (двойной стол или другая конфигурация для загрузки нескольких листов / пластин) и методы загрузки / выгрузки. Кроме того, очень важным фактором является объем доступной площади в магазине или производственном предприятии.

Для большинства целей изготовители могут выбрать один из двух типов таблиц - столы нисходящего потока и уровни грунтовых вод. Столы с нисходящим потоком обычно разделены на зоны, которые открываются и закрываются по мере необходимости, чтобы система вытяжки дыма могла вытягивать дым из зоны резки и фильтровать его или выводить из комнаты. Водные столы часто имеют внутренний баллон, который позволяет поднимать и опускать уровень воды в зависимости от требований к стрижке в данный момент. Кроме того, у столов грунтовых вод нет дополнительных требований к оборудованию для удаления дыма, которые есть у столов с нисходящим потоком.Не рекомендуется резать алюминий (особенно алюминиево-литиевые сплавы) на водной поверхности.

Можно ли решить проблему вытяжной вентиляции при выборе стола для резки, или это лучше всего решить позже с помощью систем вентиляции помещения?

Улавливание дыма должно выполняться одновременно с разделочным столом.

Подводные воды работают за счет улавливания дыма, пыли, мусора, частиц и шлака в воде. Это охлаждает шлак и предотвращает попадание дыма и других твердых частиц в рабочее пространство.В процессе резки кинетическая энергия выталкивает пары и частицы в воду.

Столы с нисходящим потоком удаляют дым с рабочего места, направляя дым вниз в воздуховоды в столе и затем подавая дым в сборник дыма / дыма / пыли. Этот коллектор фильтрует дым и удаляет фильтрованный воздух.

Столы с нисходящим потоком и системы сбора дыма / дыма / пыли разработаны с учетом минимальных требований к охвату, поэтому их размер должен быть соответствующим. Размер коллектора зависит от необходимого воздушного потока для удержания дыма и твердых частиц.Ключевыми факторами при выборе размера коллектора являются размер стола, количество дыма / дыма / пыли, которые необходимо собрать, и разрезаемый материал.

Например, более широкий стол требует большего потока воздуха для удаления твердых частиц. Блоки питания с большей силой тока и машины для резки с несколькими головками резака производят больше дыма. Из разных материалов образуются различные типы твердых частиц, например шестивалентный хром из нержавеющей стали.

Из-за этих переменных для производителя важно рассчитать правильный размер коллектора и лучший фильтрующий материал для применения при покупке стола для резки.

Какой уровень опыта необходим для программирования станка плазменной резки с ЧПУ? Как долго длится обучение?

Человек, знакомый с процессом резки, может за короткое время изучить основы программирования с ЧПУ с помощью соответствующих инструкций (таких как веб-семинары, учебные пособия и очные инструкции). Эти основы можно усвоить за пару дней. Как и в любом другом процессе, программист и оператор со временем подберут больше деталей, исходя из интереса, любопытства и практики.

Какие требования по обслуживанию требует механизированный плазменный стол?

Режущие станки требуют периодической очистки, смазки и проверки жидкости в соответствии с рекомендациями производителя, а их источники питания и средства управления также требуют периодического внимания со стороны производителя. Настоятельно рекомендуется проводить ежегодную программу профилактического обслуживания режущего станка, чтобы обеспечить его долговечность. Эти вопросы должны быть подробно рассмотрены во время установки любого оборудования.

При каких обстоятельствах следует рассматривать возможность кислородной резки в дополнение к возможностям плазменной резки?

Подходящий материал. В процессе газокислородной резки металл нагревается до температуры, при которой он самовоспламеняется, а поток чистого кислорода под высоким давлением окисляет металл и выдувает его. Поскольку оксид железа плавится при более низкой температуре, он хорошо работает с углеродистой сталью.

Однако кислородное топливо не работает с нержавеющей сталью, потому что не окисляется.Алюминий плавится при более высокой температуре, поэтому кислородное топливо - не лучший выбор для резки этого материала.

Плазменная резка позволяет резать сталь, нержавеющую сталь и алюминий.

Эксплуатационные расходы. При кислородно-топливной резке для резки металлов используются топливные газы и кислород. Наиболее распространенными топливными газами являются природный газ (LPG) и ацетилен, но также можно использовать пропан, водород и даже их комбинацию. Как правило, затраты на кубический фут для природного газа и кислорода значительно ниже, чем для газов, используемых в процессе плазменной резки.

Кроме того, первоначальные затраты на установку кислородной горелки, шлангов и подъемника обычно меньше, чем для системы плазменной резки. После установки расходные детали кислородно-топливной горелки, как правило, дешевле заменить, чем расходные детали для плазменной резки.

Скорость. Как правило, система газокислородной резки используется, когда требования к мощности резки превышают мощность источника питания плазмы. Кислородная резка - это выбор для материалов толщиной от 2 до 3 дюймов. С более сложными деталями из более тонкой стали (а также из нержавеющей стали и алюминия) система плазменной резки будет лучшим выбором.

Если сравнивать скорость резки и производительность, то система плазменной резки намного быстрее, чем одиночный газокислородный резак до 2,5–2,75 дюйма. Кислородно-топливная резка имеет относительно низкие скорости резки.

Однако это меняется при использовании нескольких кислородно-топливных головок, когда один и тот же рисунок можно разрезать параллельно. Например, система плазменной резки работает быстрее, чем две кислородно-топливные резаки, одновременно разрезающие до 2 дюймов. При сравнении четырех газокислородных резаков, работающих одновременно, плазменная резка работает быстрее только до 1.25 дюймов толщиной.

Пирсинг. Большой дифференциатор пробивает до 2 дюймов. Плазма не может выполнять производственную пробивку более 2 дюймов. Однако при пробивке менее 2 дюймов кислородное топливо работает очень медленно. Например, пробив 1,25 дюйма. стальная пластина с кислородным топливом займет от 20 до 25 секунд. Плазма займет всего 1-2 секунды.

Главный недостаток Oxyfuel - медленное пробивание. Если деталь изготовителя имеет толщину менее 2 дюймов и требует большого количества прожигов для просверливания отверстий, то плазменная резка - лучший выбор.

Главный вывод заключается в том, что кислородное топливо может быть менее дорогим вариантом при использовании нескольких головок для резки более толстой углеродистой стали, когда один и тот же рисунок можно разрезать параллельно. Это если не требуется много прокалывания в материале толщиной до 2 дюймов.

Каковы преимущества использования технологии плазменной резки высокой четкости?

Плазменная резка высокой четкости (HD) - это усовершенствованный процесс резки, который обеспечивает более высокое качество резки, угол наклона и более высокие скорости резки по сравнению с традиционной технологией плазменной резки материалов до 2 дюймов.толстый. Это возможно благодаря конструкции сопла, которая обеспечивает более узкую режущую дугу.

Система плазменной резки HD обеспечивает большую автоматизацию в сочетании со станком с ЧПУ и программным обеспечением. Эта автоматизация позволяет операторам станков с разным уровнем опыта и знаний управлять станком и добиваться превосходных резов.

Помогает ли плазменная резка HD исключить вторичные операции перед процессом сварки?

Да, плазма высокого разрешения может помочь избежать вторичных операций перед сварочным процессом.Системы воздушно-плазменной резки оставляют нитридную кромку, а системы HD - нет. В результате производителю не нужно после этого шлифовать обрезанный край. Кромки могут быть практически без окалины, а отверстия практически не имеют конуса.

Когда HD используется с автоматизацией ЧПУ, качество реза и постоянство от детали к детали приводят к увеличению производительности.

Майк Бест - исполнительный вице-президент по продажам компании Hornet Cutting Systems, 430 W. Clay St., Valley Center, KS 67147, 316-755-3683, www.hornetcs.com.

.

Как работают плазменные резаки | HowStuffWorks

Современная промышленность зависит от обработки тяжелых металлов и сплавов: нам нужны металлы для изготовления инструментов и транспорта, необходимых для повседневной работы. Например, мы строим краны, автомобили, небоскребы, роботов и подвесные мосты из точно сформированных металлических компонентов. Причина проста: металлы чрезвычайно прочные и долговечные, поэтому они являются логичным выбором для большинства вещей, которые должны быть особенно большими, особенно прочными или и тем, и другим.

Забавно то, что прочность металла - это еще и слабость: поскольку металл настолько хорош в сопротивлении повреждениям, им очень трудно манипулировать и формировать специализированные части. Так как же люди точно режут металлы и манипулируют ими, чтобы построить что-то такое большое и прочное, как крыло самолета? В большинстве случаев ответ - плазменный резак. Это может звучать как что-то из научно-фантастического романа, но плазменный резак на самом деле является обычным инструментом, который существует со времен Второй мировой войны.

Концептуально плазменный резак чрезвычайно прост. Он выполняет свою работу, используя одно из наиболее распространенных состояний материи в видимой Вселенной. В этой статье мы раскроем тайну, окружающую плазменный резак, и посмотрим, как один из самых интересных инструментов сформировал мир вокруг нас.

.

Смотрите также