Как пользоваться аппаратом воздушно-плазменной резки?

1 Принцип работы воздушно-плазменной установки

Любая установка для воздушно-плазменной резки, переносная или промышленная, работает по следующему принципу. При запуске устройства между электродом его резака (плазмотрона) и разрезаемым металлом либо соплом того же резака образуется электрическая дуга, называемая дежурной и имеющая температуру до 5000 °C. Сразу после этого в сопло под давлением подается газ.

В результате температура дуги возрастает до 20 000 °C, что, в свою очередь, приводит к ионизации газа и преобразованию его в низкотемпературную плазму (по-другому высокотемпературный газ). Газовая струя продолжает нагреваться от дуги, и ее ионизация при этом возрастает, что завершается повышением температуры плазмы до 30 000 °C. В этот момент происходит электрический пробой через струю газа (плазмы), который в ионизированном состоянии при такой температуре превращается в проводник между обрабатываемым металлом и электродом плазмотрона.

То есть зажигается другая электрическая дуга, так называемая рабочая. Дежурная при этом сразу отключается. Воздушно-плазменная установка переходит в рабочий режим. При этом скорость выхода плазмы из сопла резака может достигать 500–1500 м/с. Ионизированная струя газа ярко светится, попадая на заготовку в месте реза, разогревает ее локально и плавит, как показано на видео.

Газы, используемые для создания плазмы:

• воздух;
• азот;
• кислород;
• аргон;
• водород;
• водяной пар.

Во всех плазменных установках применяют удаление с поверхности выполняемого реза расплавленных частиц металла и охлаждение сопла. Это производится потоком газа либо жидкости. Мощные стационарные промышленные установки способны разрезать металл толщиной до 200 мм.

2 Основные типы оборудования и виды аппаратов для ручной резки

Все оборудование делится на устройства косвенного действия, предназначенное для резки бесконтактным способом, и прямого действия – для контактной. Первый тип применяют в основном для обработки различных неметаллических материалов (как на видео). В них дежурная дуга образуется между соплом и электродом плазмотрона.

Оборудование прямого действия применяют для резки различных металлов и их сплавов. При работе разрезаемая заготовка подключается к плюсовому выходу плазменного устройства, становясь частью его электрической схемы. Все аппараты для ручной резки металлов являются устройствами второго типа – прямого действия. В них для создания плазмы, охлаждения сопла и обдува поверхности реза обычно используют воздух, подаваемый из баллона или от компрессора. Аппараты бывают инверторные и трансформаторные.

Первые, по сравнению со вторыми, компактны, эстетичны, потребляют меньше электроэнергии и мало весят, что немаловажно при работах на выезде. У них также выше на 30 % КПД и более стабильная электрическая дуга. Однако инверторы менее мощные и довольно чувствительны к перепадам напряжения в сети. Трансформаторы более надежны и долговечны, не боятся скачков питания и их можно использовать для резки металлов большей толщины.

Чтобы правильно выбрать аппарат для резки металлов, следует точно определить тот круг работ, для которых его предполагается использовать. А именно: с какими заготовками надо будет работать, какой толщины, из какого металла, какова ожидаемая интенсивность загрузки устройства.

3 Резка своими руками – начнем с основ

Прежде, чем приступать к работе, следует позаботиться о мерах безопасности. Надо убедиться, что напряжение питающей сети именно то, на которое рассчитан аппарат (380 В либо 220 В), а проводники сети и ее защита выдержат нагрузку, создаваемую устройством. Затем надо позаботиться о добротном заземлении рабочей подставки или стола, окружающих металлических предметов и розетки (сделайте это своими руками!).

Нужно проверить, что силовые кабели и аппарат воздушно-плазменной резки в идеальном рабочем состоянии и не имеют повреждений. Подключать оборудование к сети следует через УЗО (устройство защитного отключения). Чтобы уберечь себя от травмирования и возможных профзаболеваний, работать надо в специальной экипировке:

• щитке или очках сварщика, имеющих стекла с затемнением 4–5 класса;
• в перчатках, куртке и штанах из плотного материала, хорошо закрывающих тело;
• в закрытой обуви;
• желательно в респираторе или маске.

Подключив своими руками все элементы устройства, в соответствии с инструкцией к нему, следует установить аппарат в таком месте и таким образом, чтобы его корпус хорошо охлаждался и на него не попадали брызги расплавленного металла. Подсоединение к оборудованию компрессора или баллона со сжатым газом должно быть выполнено через масло- и влагоотделитель. Эти вещества, попав в камеру плазмотрона, могут привести к его поломке и даже взрыву.

Необходимо отрегулировать давление газа, подаваемого в плазмотрон – оно должно соответствовать характеристикам аппарата. При избыточном давлении некоторые детали плазмотрона могут прийти в негодность, а при недостаточном – поток плазмы будет нестабильным и часто прерывающимся. Когда необходимо резать емкости, где ранее хранились горючие или легковоспламеняющиеся материалы, их следует тщательно очистить. Если на поверхности заготовки, которую надо обработать, есть масляные пятна, окалина или ржавчина, их лучше удалить, так как при нагреве они могут выделять ядовитые пары.

Чтобы рез выходил ровным, без наплывов и окалины, как это показано на видео, требуется правильно подобрать скорость резки и силу тока. В ниже представленных таблицах приведены оптимальные значения этих параметров для различных металлов и их толщин.

При отсутствии опыта подобрать скорость перемещения резака своими руками будет сложно. Поэтому поначалу рекомендуется ориентироваться на следующее: вести плазмотрон следует так, чтобы с противоположной обрабатываемой стороны металла были видны вылетающие искры, как это показано на видео. Отсутствие искр будет свидетельствовать о том, что плазма еще не разрезала заготовку насквозь. В то же время следует иметь в виду, что чрезмерно медленное перемещение резака оказывает негативное влияние на качество реза – на кромках металла появляются наплывы и окалина. Кроме того, плазма может нестабильно гореть и даже гаснуть.

4 Как правильно пользоваться аппаратом?

Сначала зажигают электрическую дугу. Перед этим надо продуть плазмотрон воздухом, тем самым удалив из него инородные частицы и случайный конденсат. Для этого нажимаем, а потом отпускаем кнопку зажигания дуги. У аппарата при этом запускается режим продувки. Выждав около 30 секунд, нажимаем и уже удерживаем кнопку поджига. Между наконечником сопла плазмотрона и электродом должна зажечься дежурная дуга. Горит она, как правило, 2 секунды. За это время надо зажечь рабочую (основную) дугу.

Она должна образоваться автоматически в результате процессов, описанных выше, но чтобы это произошло, плазмотрон необходимо держать достаточно близко от поверхности металла, но ни в коем случае не касаться его.

После загорания рабочей дуги дежурная гаснет, а из сопла плазматрона начинает проистекать поток режущей плазмы, как это показано на видео, и можно начинать резку. Если с первого раза рабочую дугу зажечь не удалось, отпускаем кнопку зажигания и нажимаем ее снова для нового цикла. Рабочая дуга может не зажигаться по следующим причинам:

• у подаваемого воздуха недостаточное давление;
• плазматрон собран неправильно;
• иные неполадки.

Также бывает, что рабочая дуга гаснет в процессе работы. Чаще всего, это случается из-за несоблюдения нужного расстояния между поверхностью металлов и плазмотроном, а также когда изношен электрод последнего.

Соблюдение расстояния между поверхностью металлов и плазмотроном при резке своими руками является не менее сложной задачей, чем выдерживание нужной скорости обработки. Оптимальное расстояние составляет всего 1,6–3 мм. Работая руками, постоянно удерживать резак на такой высоте довольно сложно, тем более, что касаться поверхности металла плазмотроном нельзя. Руку периодически сбивает дыхание или невольные движения тела, и рез в результате получается неровным. Чтобы соблюдать нужное расстояние, пользуются специальными упорами (как показано на видео), которые надевают на сопло.

При резке своими руками также следует обращать внимание на угол, под которым надо держать плазмотрон относительно металла. Он должен быть строго перпендикулярен поверхности заготовки. В зависимости от вида обрабатываемого металла допускаются отклонения от прямого угла в 10–50°. Когда заготовка очень тонкая, плазмотрон можно вести под незначительным углом, иначе тонкий металл в процессе резки будет сильно деформирован.

При воздушно-плазменном раскрое своими руками также важно помнить, что в процессе работы расплавленный металл не должен попадать на кабели, шланги и сопло плазмотрона. И главное – необходимо соблюдать технику безопасности.