Технология плазменной резки металла

Технология плазменной резки металла

Воздушно-плазменная резка металла

Воздушно-плазменная резка металла – технология, которая появилась гораздо позже, чем резка металла, основанная на использовании кислорода. По своей производительности плазменная резка металла в несколько раз превышает производительность традиционной кислородной резки.

Применение плазменных резаков оправдано там, где нужно получить высокую точность получаемого разреза,   высокую чистоту разреза, там, где необходимо, чтобы металл рядом с разрезом не перегревался и не терял своих физических и химических характеристик. Технология плазменной резки металла исключает термическую деформацию металла.

По точности резки плазменная технология уступает только лазерной резке металлов. Но по сравнению с лазерной резкой, рассматриваемая технология менее затратная.

Принцип плазменной резки металла

Плазма возникает в результате нагрева газа за счет температуры высоковольтной электрической дуги. Температура дуги настолько высока, что поступающий под давлением газ теряет свои диэлектрические свойства и превращается  в субстанцию, которая начинает проводить электрический ток.

Т.е. газ нагрет до такого состояния, что превращается в низкотемпературную плазму. Температура, которая возникает в результате этих процессов, может колебаться от 5 000 до 20 000 градусов. Все зависит от мощности  генерирующей разряд установки.

Под действием движущегося потока газа электрическая дуга деформируется  и в состоянии проникать внутрь обрабатываемого металла. Одновременно  с  электрической дугой внутрь металла проникает раскаленный газ, который не только способствует резанию металла, но и удаляет расплавленный металл из линии разреза.

Плазменная сварка и резка металла может основываться на одном из двух способов генерирования электрической дуги.

Первый способ предполагает, что дуга образуется между электродом плазмотрона и самой металлической поверхностью, которую режут. В этом случае один из проводов, идущих от генератора электричества (установки) соединяют с обрабатываемым металлом. Электрод плазмотрона изготавливают из вольфрама определенной марки, который имеет высокую степень плавления. Температура плавления электрода гораздо ниже, чем температура плавления металла, который требуется резать.

Второй способ предполагает, что электрическая дуга возникает внутри сопла плазмотрона. Ток поступает на вольфрамовый электрод и на внешний кожух плазменной горелки. Именно внутри горелки и возникает дуга, которая разогревает несущийся с огромной скоростью поток газа.

Ручная плазменная резка металла позволяет резать любые металлы, как черные, так и цветные. Но для разных металлов может применяться различный газ.

Для черных металлов (чугуна, стали) применяется обычный воздух или кислород. Такие газы называют активными, так как они поддерживают горение и одновременно окисление металла.

Для резки цветных металлов используются так называемые неактивные газы (аргон, азот и т.п.) или смеси неактивных газов.

Для охлаждения плазменной форсунки могут использоваться две технологии. В рамках одной технологии охлаждение происходит при помощи жидкости. Во втором случае охлаждение выполняется посредством воздушного потока. Воздушное охлаждение, несмотря на простоту, дает большую надежность работы всей плазменной установки.

Недостатки плазменной резки металла

Одним из главных недостатков рассматриваемой технологии является ограничение максимальной толщины металла, который можно разрезать. Даже для средних по мощности плазменных установок толщина в 50-60 мм – это предел. Самые мощные аппараты для плазменной резки металла могут справляться с максимальной толщиной металла в 100 мм. Но чаще всего на таких толщинах металлов используются традиционные кислородные резаки. 

Кроме этого воздушно-плазменная резка металла требует высокого профессионализма работника. Для того чтобы рез получался  соответствующим по ширине, плазмотрон должен находиться все время в определенном положении. Как только меняется угол наклона, выше допустимого, эффективность резания резко падает, и много энергии уходит в никуда.  При этом происходит перерасход технологических расходных материалов.