Что такое плазменная резка и как работает плазменная резка?

Что такое плазменная резка?

Плазменная резка — это процесс плавления, при котором струя ионизированного газа при температуре выше 20 000°C используется для расплавления и удаления материала из разреза. Это тепло расплавляет металл, и поток газа выбрасывает его из реза. Плазмообразующие газы обычно представляют собой аргон, аргон/водород или азот.

В процессе между электродом (катодом) и заготовкой (анодом) зажигается электрическая дуга. Электрод утоплен в газовом сопле с водяным или воздушным охлаждением, которое сужает дугу, вызывая формирование узкой, высокотемпературной и высокоскоростной плазменной струи.

Когда плазменная струя попадает на заготовку, происходит рекомбинация, и газ возвращается в свое нормальное состояние, выделяя при этом сильное тепло. Плазменные газы обычно представляют собой аргон, аргон/водород или азот. Эти инертные газы можно заменить воздухом, но для этого требуется специальный электрод из гафния или циркония.

Использование сжатого воздуха делает этот вариант плазменного процесса весьма конкурентоспособным по сравнению с кислородно-топливным процессом для резки углеродисто-марганцевых и нержавеющих сталей толщиной до 20 мм. Инертные газы предпочтительны для высококачественной резки реактивных сплавов.

Плазменной дугой можно резать очень широкий спектр электропроводящих сплавов, включая простую углеродистую и нержавеющую сталь, алюминий и его сплавы, никелевые сплавы и титан. Изначально этот метод был разработан для резки материалов, которые нельзя было удовлетворительно разрезать с помощью кислородно-топливного процесса.

Обычно деталь или лист, который необходимо разрезать, остается неподвижным, а плазменный резак перемещается. Кроме того, поскольку стоимость плазменного резака ниже стоимости манипуляторного оборудования, обычно к столу для резки прикрепляют несколько резаков.

Как работает плазменная резка?

Плазменные резаки посылают электрическую дугу через газ, который проходит через суженное отверстие. Ограниченное отверстие (сопло), через которое поток газа заставляет его проходить с высокой скоростью, подобно воздуху, проходящему через трубку Вентури в карбюраторе. Этот высокоскоростной газ прорезает расплавленный металл.

Вы также можете думать об этом как о электрически нагретом газовом потоке. Мне нравится думать об этом как о состоянии, в котором все электроны от каждого атома перетекают от атома к атому, а не просто вращаются по орбите. Что бы ни происходило в потоке плазмы, резать металлы с ним довольно просто.

Возьмите этот поток электричества, протекающий через газ, и сузьте его через маленькое отверстие. Сейчас этот поток действительно плотный и движется очень быстро. Образовавшаяся струя может легко расплавить и продуть большинство металлов. Это плазменный резак.

В плазменных резаках обычно используется медное сопло, чтобы сузить поток газа при прохождении через него дуги. Эта дуга перескакивает с одного электрода в горелке на что-то другое — обычно на разрезаемый проводящий материал. Это «перенесенная дуга». В некоторых системах используется дуга без переноса, когда она отражается от электрода обратно к соплу, но обычно они не используются для резки.

Это означает, что плазменная резка используется только для токопроводящих материалов, в основном из мягкой стали, нержавеющей стали и алюминия. Но многие другие металлы и сплавы также обладают электропроводностью, например медь, латунь, титан, монель, инконель, чугун и т. д. Проблема в том, что температура плавления некоторых из этих металлов затрудняет резку с хорошим качеством кромки. /Р>

Электрод обычно делается из меди, но с металлической вставкой, куда крепится дуга. Это связано с тем, что медь плавилась бы слишком быстро, если бы дуга прилипала непосредственно к ней. Вольфрам — отличный материал для электродов, поэтому многие электроды имеют вольфрамовую вставку.

В некоторых фонариках меньшего размера используется электрод в виде карандаша, полностью сделанный из вольфрама с заостренным концом. Проблема с вольфрамом в том, что он горит в присутствии кислорода. Поэтому, если вы используете кислород или сжатый воздух в качестве режущего газа, вставка изготовлена ​​из материала, называемого гафнием. Гафний живет намного дольше в присутствии кислорода, но немного изнашивается каждый раз, когда зажигается дуга.

Зачем использовать кислород в плазменной горелке?

По той же причине, по которой вы используете кислород в ацетиленовой горелке, кислород в потоке плазмы реагирует с мягкой сталью. Поэтому чистый кислород используется только при резке низкоуглеродистой стали или «углеродистой стали». Эта химическая реакция между кислородом плазмообразующего газа и основным металлом ускоряет процесс резки и улучшает качество кромки.

Однако, поскольку кислород не реагирует так же, как нержавеющая сталь или алюминий, для этих металлов можно использовать более дешевые газы, такие как азот или сжатый воздух (который в любом случае в основном азот).

Другие специальные газы иногда используются для других целей. В плазменной маркировке используется газ аргон (совершенно другая тема). Смесь аргона и водорода часто используется при резке более толстой нержавеющей стали или алюминия. Некоторые люди используют смесь водорода и азота или метана и азота при резке более тонкой нержавеющей стали. Каждая смесь имеет свои преимущества (улучшенное качество резки) и недостатки (стоимость и обработка).

Как использовать плазменный резак?

Пользоваться плазменным резаком очень удобно и достаточно просто. Преимущество заключается в том, что на металлической основе можно выполнять разрезы «свободной формы» на основе маршрута фрезера. Поскольку эта машина проводит плазму, создавая цепь, требуется заземляющий зажим, как при сварке.

Шаг 1. Выберите место работы. Поскольку мы планируем резать металл, важно разместить металл на надежной поверхности, обеспечивающей свободу движений. Идеально подойдет «сетка» или подобная поверхность, которая действует как стол.

Шаг 2. Подключаемый модуль. Убедитесь, что устройство выключено, и включите его.

Шаг 3. Подключите воздух. Подключите внешний воздушный компрессор к плазменной резке. Это делается для того, чтобы поток плазмы оставался под высоким давлением. Чтобы зафиксировать соединения, оттяните внешний фланец гнездового соединения и вставьте штекерное соединение.

Шаг 4. Включите Air. Включите воздушный поток. В этом случае поверните рычаг на 90 градусов из положения, перпендикулярного воздуховоду, в положение "в линию".

Шаг 5. Прикрепите зажим заземления. Положите металл, который вы используете, на стол и прикрепите зажим заземления рядом с местом, где вы хотите резать.

Шаг 6. Включите компьютер. Включите машину, установив переключатель позади устройства в положение ON.

Шаг 7. Установите текущий. В данном случае мы установили значение 25 для листа 18 ga.

Шаг 8. Разрежьте металл. Используйте курок на пистолете, чтобы активировать плазменный резак. Обратите внимание, что спусковой крючок имеет предохранитель, который необходимо снять, прежде чем вы сможете нажать на спусковой крючок. Держите фрезер (конец сопла) близко к металлу и используйте направляющие вокруг сопла, чтобы обвести шаблоны, если таковые имеются.

Шаг 9. Выключите машину. Когда вы закончите резать металл, выключите станок.

Шаг 10. Отсоедините зажим заземления. Отсоедините зажим заземления от металла, с которым вы работаете.

Шаг 11. Выключите Air. В этом случае отключите подачу воздуха, повернув рычаг на 90 градусов от линии до линии, перпендикулярной линии.

Шаг 12. Смотайте все шланги. Соедините линию плазменной пушки, авиалинию и наземную линию.

Советы по плазменной резке для улучшения результатов

Если вы примете во внимание несколько советов и передовых методов при выборе и использовании плазменного резака, вы сможете улучшить результаты.

Совет 1. Выберите правильный плазменный резак

Одними из ключевых факторов, которые следует учитывать при выборе плазменного резака, являются выходная мощность, скорость резки, входная мощность, рабочий цикл, а также вес и размер. Выбирая машину, подумайте о задачах, которые вы выполняете чаще всего.

• Выходная мощность :Требуемая выходная мощность зависит главным образом от толщины и типа разрезаемого материала. Два стандарта:номинальный и секционный разрезы. Номинальный разрез — это толщина мягкого металла, которую оператор может вручную разрезать со скоростью 15 дюймов в минуту (IPM). Тяжелая резка — это максимальная толщина, с которой может справиться плазменная резка. Скорость движения ниже, и может потребоваться очистка разреза.
• Скорость резки: Обычно это указывается в дюймах в минуту (IPM). Одному станку, который режет материал толщиной 1/2 дюйма, может потребоваться пять минут, а другому — одну. Скорость резки существенно влияет на время производства.
• Входная мощность: Вы всегда используете плазморез в одном и том же месте или вам нужна портативность и возможность использовать различные источники питания? Ищите плазменные резаки с различными вариантами производительности. Некоторые могут переключаться со 120 В на 240 В.
• Рабочий цикл: Рабочий цикл — это время, в течение которого машина может отключиться в 10-минутном цикле без перегрева. Если рабочий цикл машины составляет 60%, машина может непрерывно работать шесть из десяти минут, а затем должна охлаждаться в течение оставшихся четырех минут. Больший рабочий цикл важен при выполнении длинных пропилов, при работе с высокопроизводительными приложениями или при использовании машины в жарких условиях.
• Вес и размер :если вам важна портативность, существует множество портативных устройств весом менее 45 фунтов.

Совет 2. Прочтите руководство

Внимательно прочтите руководство по эксплуатации, чтобы ознакомиться с безопасной и правильной работой вашего плазменного резака. Это поможет вам оптимизировать возможности вашего плазменного резака и обеспечить безопасное использование машины.

Совет 3. Уделите внимание настройке

Прикрепляйте заземляющий зажим только к чистому металлу. При необходимости сошлифуйте ржавчину или краску, так как они мешают прохождению электричества.

Кроме того, поместите зажим заземления как можно ближе к разрезу или, если возможно, к самой заготовке. Проверьте свои кабели на наличие изношенных мест, ослабленных соединений или чего-либо, что может излишне мешать прохождению тока.

Чтобы правильно отрегулировать силу тока или нагрев режущего блока, выполните несколько пробных резов с высокой силой тока. Затем вы можете уменьшить ток в зависимости от скорости движения. Если сила тока слишком высока или скорость движения слишком мала, разрезаемый материал может нагреться и вызвать чесотку.

Совет 4. Проследите путь перед вырезанием

Проследите путь, который вы хотите сократить, не нажимая на курок. Для длинных разрезов потренируйтесь в своих движениях перед нажатием на спусковой крючок, чтобы убедиться, что у вас достаточно свободы движений для непрерывного разреза. Остановка и повторный запуск в одном и том же месте затруднительны и обычно приводят к неровностям обрезаемой кромки.

Вы также можете сделать выкройку из того же материала, с которым будете работать. Таким образом вы убедитесь, что используете правильные настройки и крейсерскую скорость.

Совет 5. Используйте правильную технику 

Используйте нережущую руку в качестве опоры для другой руки. Это стабилизирует вашу режущую руку, обеспечивает свободу движений во всех направлениях и помогает поддерживать постоянное расстояние от 1/16 до 1/8 дюйма. Обратите внимание, что большинству людей легче притянуть фонарик к себе, чем оттолкнуть.

Сохранение зазора от 1/16 дюйма до 1/8 дюйма увеличивает производительность станков меньшего размера и продлевает срок службы расходных материалов.

Используйте буксирное ограждение, если оно имеется на вашей машине. Это позволяет упереть резак в заготовку, сохраняя оптимальное расстояние, не касаясь металла наконечником, что негативно сказывается на качестве реза и сроке службы расходника.

Начните резку, поместив резак как можно ближе к краю основного металла. Нажмите триггер, чтобы запустить ток смещения. Загорается вспомогательная дуга, а затем режущая дуга. Как только дуга зажжется, медленно перемещайте резак по металлу.

Отрегулируйте скорость так, чтобы режущие искры вылетали из нижней части металла. В конце реза слегка наклоните резак к концу реза или ненадолго остановитесь, чтобы завершить рез. После отпускания курка остаточный воздух остается для охлаждения горелки и расходных деталей.

Совет 6. Проверьте расходные материалы

Если наконечник или электрод изношены или повреждены, это повлияет на качество резки. Поэтому регулярно проверяйте расходные материалы. Если отверстие наконечника неправильное и/или покрыто брызгами, выбросьте его. Если на кончике электрода образовалась ямка, выбросьте его.

Расходные материалы изнашиваются при каждом резе, но такие факторы, как влажность в системе подачи воздуха, резка слишком толстых материалов или плохая технология, увеличивают износ расходных материалов. Для наилучшего качества резки рекомендуется менять местами наконечник и электрод.

Не перетягивайте держатель расходных материалов. Части внутри действительно должны двигаться (разделяться), чтобы создать дугу. Так что просто затяните чашку пальцем.

Совет 7. Следите за скоростью движения

Чем быстрее вы едете (особенно с алюминием), тем чище будет ваш рез. При резке более толстого материала включите машину на полную мощность и изменяйте скорость движения. При использовании более тонкого материала уменьшите силу тока и переключитесь на наконечник с меньшей силой тока, чтобы сделать узкий пропил.

При разумной скорости движения дуга должна выходить из материала под углом от 15 до 20 градусов против направления движения. Если он идет прямо вниз, значит, вы двигаетесь слишком медленно. Если он разбрызгивается в ответ, это означает, что вы двигаетесь слишком быстро.

Если вы будете двигаться с правильной скоростью и использовать нужное количество тепла, вы получите очень чистый срез с меньшим количеством чесотки на нижней стороне среза и минимальным или нулевым искажением металла.

Совет 8. Соблюдайте меры безопасности

Для надлежащей безопасности плазмы открытые участки кожи должны быть защищены. Вам понадобятся сварочные перчатки и сварочный халат или другая огнестойкая одежда. Застегните манжеты, карманы и воротник рубашки, чтобы предотвратить попадание искр.

Защитите свои глаза с помощью подходящей теневой линзы для плазменного резака, который вы планируете использовать. В инструкции по эксплуатации указан необходимый цвет для силы тока. Вы можете использовать обычные очки для плазменной/кислородной резки или сварочный шлем с режимом резки.

Процедуры безопасности должны строго соблюдаться при каждом применении плазменной резки.

Преимущества плазменной резки

• Возможность резать все токопроводящие материалы. Газовая резка, хотя и подходит для резки толстых металлов, ограничена только черными металлами.
• Отличное качество для толщины до 50 мм.
• Максимальная толщина до 150 мм.
• Относительно дешевая нарезка средней толщины.
• Лучший способ резки нержавеющей стали и алюминия средней толщины.
• Доступны станки с ЧПУ, обеспечивающие высокую точность и повторяемость.
• Может резать в воде, что приводит к уменьшению ЗТВ. Также снижает уровень шума.
• Меньший пропил по сравнению с газовой резкой.
• Более высокая скорость резки, чем при кислородной резке.

Недостатки плазменной резки

• Большая ЗТВ по сравнению с лазерной резкой.
• Качество более тонких листов и пластин хуже, чем при лазерной резке.
• Допуски не такие точные, как при лазерной резке.
• Не достигает такой толщины, как при гидроабразивной или газовой резке.
• Оставляет ЗТВ, которого нет при гидроабразивной резке.
• Разрез шире, чем при лазерной резке.

Часто задаваемые вопросы.

Что такое плазменная резка?

Плазменная резка (плазменно-дуговая резка) — это процесс плавления, при котором струя ионизированного газа с температурой выше 20 000°C используется для расплавления и выталкивания материала из реза. Это тепло расплавляет металл, и поток газа выбрасывает его из реза. Плазмообразующие газы обычно представляют собой аргон, аргон/водород или азот.

Как работает плазменная резка?

Плазменные резаки работают, посылая электрическую дугу через газ, проходящий через суженное отверстие. Ограниченное отверстие (сопло), через которое проходит газ, заставляет его сжиматься с высокой скоростью, как воздух, проходящий через отверстие в карбюраторе. Этот высокоскоростной газ прорезает расплавленный металл.

Почему используется плазменная резка?

Ослепительно яркий факел плазменного резака можно найти в большинстве мастерских металлообработки. Этот метод используется для разрезания огромных листов металла любой толщины, а также для изготовления всевозможных металлических предметов, таких как ворота, вывески и скульптуры.

Сколько работает плазменный резак?

Типичный срок службы комплекта расходных материалов должен составлять от 1 до 3 часов для 120 А механизированной резки, это зависит от работы. Резка при более низком токе может продлить срок службы расходных материалов.

Насколько глубоко может резать плазменный резак?

Как правило, ручной плазменный резак может резать стальной лист толщиной до 38 мм (1,5 дюйма). В то время как, если вам нужно что-то более мощное, промышленный резак с компьютерным управлением может резать сталь толщиной до 150 мм (6 дюймов). Вам также необходимо учитывать тип металла, который вы режете.

Вырежет ли плазменный резак ржавый металл?

Плазменная резка любого электропроводящего металла, включая нержавеющую сталь, мягкую сталь, алюминий и т. д., без предварительного нагрева. Плазма также отлично подходит для резки окрашенного, грязного или даже ржавого металла.

Может ли плазменный резак сваривать?

При правильной конструкции горелки впрыск азота и воды, менее дорогой, чем другие газы, может хорошо работать при плазменной резке алюминия и нержавеющей стали для последующей сварки. В процессе используется электрод, окруженный азотом, который нагревается электрической дугой для образования плазмы.

Плазменный резак лучше резака?

Плазменная резка не требует предварительного нагрева металла перед резкой, что экономит время, а плазменные резаки также превосходят кислородно-топливные горелки при резке штабелированных металлов. Более высокие скорости могут быть достигнуты на более тонких металлах с помощью плазмы с минимальным искажением металла или без него.

Что требуется для плазменной резки?

Для плазменной резки требуются два основных элемента — воздух и электричество, поэтому следующий вопрос, который следует задать, — какой тип входной мощности доступен. Некоторые 30-амперные плазменные резаки, такие как Spectrum® 375 X-TREME™, работают от сети 120 или 240 В.

Каковы преимущества и недостатки плазменной резки?

<тд> 

Преимущества плазменной резки	Недостатки плазменной резки
Широкий спектр материалов, включая нержавеющую сталь и алюминий	Обычно ограничивается 50-мм (воздушно-плазменной) пластиной
Узкая ЗТВ	Шум при резке толстых срезов
Низкие затраты на расходные материалы (воздух)	Дым при резке в воздухе
Идеально подходит для этого листового материала	Дугообразный блик при разрезании воздуха
Низкое выделение дыма при резке под водой	Стоимость расходных материалов (электрод и сопло)
Высококачественная режущая кромка

В чем разница между газокислородной резкой и плазменной резкой?

Плазменная резка стала возможной благодаря подаче электричества в сжатый воздух для создания ионизированного несбалансированного плазменного газа. Газокислородная резка заключается в том, что пламя кислородного топливного газа предварительно нагревает материал до температуры воспламенения, а затем на материал направляется мощная струя кислорода.

Сколько стоит плазменный резак?

В зависимости от типа, размера и характеристик машина плазменной резки с ЧПУ может стоить от 15 000 до 300 000 долларов. Это большой диапазон, но подавляющее большинство плазменных станков с ЧПУ, продаваемых сегодня, стоят значительно ниже отметки в 100 000 долларов США.

Может ли плазменный резак прорезать краску?

Проверьте соединение заземления с заготовкой. Хотя плазма может прорезать окрашенный металл, она требует прочного соединения на чистой части заготовки как можно ближе к рабочей зоне.

Плазменный резак горячее солнца?

Тепло плазменного резака может достигать впечатляющей температуры в 25 000 градусов по Цельсию. Для сравнения:на ней горячее, чем на поверхности Солнца, температура которой составляет комфортные 5 505 градусов Цельсия.

Может ли плазменный резак резать алюминий?

Да, как и в случае с любым электропроводным металлом, плазменная резка алюминия не просто возможна, она высокоэффективна. Для непосвященных плазменная резка — это процесс, при котором струя ионизированного газа на высокой скорости выбрасывается через отверстие.

Вам нужен газ для плазменной резки?

Да. Все системы плазменной резки, включая воздушно-плазменные, используют газ.

Вам нужен воздушный компрессор для плазменной резки?

Плазменным резакам требуется давление воздуха для двухэтапного процесса резки. Во-первых, дуга нагревает металл до полугазообразного состояния. Во-вторых, плазма выталкивается потоками воздуха для завершения разреза. Таким образом, всем плазменным резакам нужен воздушный компрессор для создания достаточного давления воздуха для выполнения задачи.

Какую толщину металла может резать 50-амперный плазменный резак?

Этот инверторный плазменный резак имеет выходную мощность 50 ампер и может резать стальные листы толщиной до 1/2 дюйма.

Можно ли сваривать алюминий плазменным резаком?

Плазменная резка алюминия позволяет создавать идеальные сварные швы. Используя такой резак, вы можете сохранять поверхность металла за пределами зоны сварки умеренно прохладной. Кроме того, это помогает предотвратить деформацию или повреждение краски, которые обычно возникают при использовании газовых резаков. Плазменные резаки точно и быстро сваривают алюминиевые детали вместе.

Какое давление воздуха требуется для работы плазменной резки?

Для большинства продуктов линейки Everlast давление воздуха, необходимое для работы резаков, составляет от 55 до 70 фунтов на квадратный дюйм. Резки с малой силой тока требуют меньшего давления воздуха для более стабильной работы, иногда до 45 фунтов на квадратный дюйм или около того, иначе дуга будет гаснуть.

Может ли плазменный резак резать болты?

Их также можно использовать для резки почти всего, что является металлом, включая сталь, нержавеющую сталь и алюминий. Вы даже можете использовать их для резки ржавых гаек и болтов, как если бы вы использовали газовую горелку, только намного быстрее и с более чистыми результатами.

Можно ли резать чугун плазменным резаком?

Вы можете резать чугун с помощью плазменного резака, но это не лучший метод. Если вам нужно разрезать чугун, лучше всего использовать либо резак с защелкой, либо инструмент с алмазным диском.

Можно ли резать арматуру плазменным резаком?

Плазменные или кислородно-ацетиленовые горелки. Эти инструменты часто используются для резки металла, но я обнаружил, что они оставляют вокруг разреза много «шлака» или отходов, которые затем приходится очищать шлифовальной машиной, чтобы вырезать гладкую поверхность для сварки. Плазма также требовала много времени, чтобы прорезать арматуру, и потребляла значительное количество электроэнергии.

Можете ли вы плазменную резку под водой?

При плазменной резке под водой вода поглощает большую часть плазменного дыма. Вместо клубов дыма, которые приходится улавливать дорогим пылесборником, грунтовые воды обычно изредка испускают небольшие клубы дыма, которые быстро рассеиваются.

Что такое быстрое прототипирование? Типы и работа Что такое аддитивное производство? - Типы и работа