Станки плазменной резки – идеальное качество реза

1 Виды и классификация станков плазменной резки

Станки плазменной резки предназначены для машинного раскроя с минимальным использованием ручного труда. Такие установки применяют на различных производствах. Они позволяют получать идеальное качество реза, когда дополнительная обработка получаемых деталей не требуется. Станки, оснащенные ЧПУ, обеспечивают практически полную автоматизацию процесса раскроя изделий по заданному требуемому контуру, геометрическая форма которого может быть любой, даже очень сложной. Все плазменные машины по мощности, способу применения и общей конструкции делят на два типа:

• переносные – устанавливают непосредственно на обрабатываемое изделие (лист или трубу), во время работы перемещаются по направляющим, циркульному устройству, разметке либо гибкому копиру;
• стационарные.

Стационарные по конструкции подразделяют на:

• портальные;
• портально-консольные;
• шарнирные – осуществляют только вертикальный раскрой.

По типу движения или системы управления перемещением плазменного резака стационарные станки делят на:

• линейные – для прямолинейного раскроя;
• фотокопировальные (фотоэлектронные) – для фигурного резания по чертежу;
• магнитно-копировальные (электромагнитные) – для фигурной обработки по стальному образцу или копиру;
• установки с ЧПУ – резка по заданной программе.

По объему выполняемых одновременно работ, операций станки бывают:

• для обработки одного изделия и пакетной резки нескольких;
• производящие одновременно несколько резов (с несколькими плазматронами) и только один (с одним резаком).

2 Основная область применения оборудования плазменной резки

Плазменная резка по производительности превосходит кислородную газопламенную. Но если раскраивают металл большой толщины либо титан, то предпочтение следует отдавать последней. Станки плазменной резки незаменимы при разрезании цветных металлов и сплавов на их основе (особенно алюминия). Применение этого оборудования экономически целесообразно в случаях обработки изделий из:

• чугуна – до 90 мм;
• углеродистых и легированных сплавов стали, толщина которых до 50 мм;
• меди и ее сплавов – до 80 мм;
• алюминия и сплавов на его основе – до 120 мм.

Одним из важных критериев, определяющих эффективность и качество работы станка с тем или иным металлом, сплавом, является выбор газа, используемого для получения плазменной струи.

Раскрой низкоуглеродистых сталей на плазменных станках наиболее эффективен в случае применения сжатого воздуха (в первую очередь для толщин изделий до 40 мм). Когда работают с толщинами деталей более 20 мм, резку также можно проводить с использованием азотно-водородных составов или чистого азота. Для обработки углеродистых сталей применяют кислород и его смесь с азотом, сжатый воздух (обычно при толщине заготовок до 40–50 мм). Плазменный раскрой высоколегированных сплавов стали эффективен и используется только для изделий толщиной до 100 мм (при более толстых заготовках применяют кислородно-флюсовое разрезание). Причем до толщины в 50–60 мм может проводиться воздушно-плазменное разрезание, а для более толстых изделий применяют смесь азота с кислородом. Нержавеющие стали до 20 мм, как правило, обрабатывают с помощью азота; толщиной 20–50 мм – используя азотно-водородный газ (смесь из 50 % объема водорода и 50 % – азота). Также возможно применение сжатого воздуха.

Медь режут с помощью азота (толщина изделий 5-15 мм), смеси аргона с водородом, сжатого воздуха (при малых и средних толщинах). Поскольку у этого металла высокие теплоемкость и теплопроводность, чтобы выполнить его обработку требуется электрическая дуга большей, чем для раскроя сталей, мощности. В случае воздушно-плазменного разрезания меди на кромках деталей образуется грат (легко удаляемые наплавы металла). Раскрой латуни производят с большей (на 20-25%) скоростью, используя при этом для плазмообразования такие же газы, как и для меди.

Плазменный раскрой алюминия и сплавов из него с толщиной изделий 5-20 мм, как правило, выполняют с азотом, 20-100 мм – используя азотно-водородный газ (для получения нужной смеси необходимо азота 65-68%, а водорода – 32-35%), более 100 мм – аргоно-водородный газовый состав (водорода 35-50%) и с применением специальных плазматронов, в которых реализована дополнительная функция стабилизации электрической дуги потоком сжатого воздуха. Воздушно-плазменная обработка алюминия чаще всего используется при разделительной нарезке деталей, предназначенных для последующей обработки механическим способом. Хорошее качество раскроя обычно достигается только для толщин изделия до 30 мм, когда сила подаваемого тока составляет 200 А.

3 Правильное использование оборудования для плазменной резки

Чтобы установить плазменную резку для максимального использования всех ее преимуществ требуется точно и правильно выбирать режимы работы станка под каждый конкретный материал.

Чтобы достичь этого, необходимо учесть множество факторов, основными из которых являются:

• свойства и толщина раскраиваемого материала;
• скорость и температура плазменной струи;
• скорость выполнения резки.

При правильном учете и подборе этих и некоторых дополнительных специфических параметров раскрой на плазменном оборудовании будет производиться быстро и с высоким качеством.

Чтобы получить чистый качественный разрез (ровный и практически без деформаций, окалины обрабатываемого металла) очень важно произвести правильный подбор силы тока и скорости резки. Для этого нередко производят несколько пробных резов, начиная при заведомо более высоком значении тока, которое уменьшают по мере необходимости в зависимости от используемой скорости движения. В случае слишком большого тока или маленькой скорости раскроя происходит перегрев обрабатываемого металла, а это может, в свою очередь, привести к деформации тонких изделий, образованию окалины.

Также следует помнить, что сопла плазматронов станков сменные, с различными диаметрами выходного отверстия для плазмы, что позволяет расширить круг решаемых задач по обработке для каждой отдельной установки. Благодаря этому сопла тоже подбирают, учитывая род материала и его толщину, а также силу тока, обеспечивая тем самым максимальные эффективность и производительность машины плазменной резки.

4 Сферы применения станков плазменной резки

Область применения плазменных станков и их экономическая эффективность определяются преимуществами этой технологии обработки материалов. Во-первых, стоит отметить универсальность в отношении раскраиваемых металлов, позволяющую выполнять обработку различных материалов на одном типовом оборудовании. Также очень важны диапазон разрезаемых толщин изделий, достигаемые скорости работы, превышающие в разы производительность газопламенного оборудования (для газовой резки кислородом) при раскрое тонких и средней толщины заготовок, другие особенности.

Примерно 90 % производственно-технологических потребностей по разрезанию металлоизделий заключаются в выполнении раскроя проката толщиной до 25 мм, а установка плазменной резки в этом диапазоне по сравнению с другими видами оборудования обладает значительными неоспоримыми преимуществами (при достаточно высоком качестве обработки обеспечивает быстрое выполнение различных операций, особенно при полной автоматизации процесса резки). Благодаря этому плазменные станки нашли широкое применение на различных металлообрабатывающих производствах (крупных, серийных, заготовительных и многих других), в машино-, автомобиле-, авиа- судостроении, масштабном строительстве, при массовом производстве однотипных сложных деталей, художественно-декоративной и 3D-обработке металлов.

Плазменный раскрой рекомендуется применять в первую очередь для вырезки отверстий и деталей различной сложной конфигурации, а также изделий, не требующих последующей обработки механическим способом; для подготовки соединяемых кромок под сварку, резки труб и разных профилей. Станок плазменной резки металла обеспечивает раскрой заготовок с любой формой сечения, объемных объектов (отливок, прибылей и иных), применение разных видов разрезания (разделительного, поверхностного, копьевого, в сочетании с механическим обрабатыванием (плазма-пресс), под водой), а также выполнение таких способов обработки как финишная для литья, прожигание отверстий, плавка, нагрев материалов, нанесение рисунка, плавление, сварка после разрезания, поверхностная обточка и строжка, наплавка, закалка изделий, других. Это оборудование может использоваться вместо таких инструментов как болгарка, ножовочное полотно, токарный резец, паяльная лампа, термофен, газовая горелка, сварочный инвертор, лазерный резак и прочих.

Установка плазменной резки косвенного действия, работающая по принципу бесконтактного раскроя, позволяет обрабатывать не только металлические изделия, но и различные непроводящие ток материалы:

• бетон;
• кирпич;
• керамику;
• природный камень;
• пластмассу;
• другие – практически все известные.