Газовая резка VS плазменная резка

Газовая резка VS плазменная резка

применение и отличия

Плазменная резка стала распространена благодаря точности и качеству реза, но традиционная газовая резка еще применяется в различных технологических процессах.
Резка кислородом по-прежнему широко используется для работ, требующих высокой степени мобильности и маневренности, особенно для резания толстых стальных заготовок.

Оба процесса имеют свои преимущества и ограничения: толщина материала, качество резки, маневренность и стоимость компонентов — лишь некоторые моменты, которые следует учитывать при выборе. Ниже рассмотрим преимущества и особенности каждого.

Принцип действия плазменной резки

Плазменная резка – это разделительная обработка металла с помощью термического процесса. Роль режущего инструмента здесь играет струя низкотемпературной плазмы.

Принцип действия плазменного аппарата:

  1. Между разрезаемым металлом и электродом или соплом плазмотрона создается электрическая дуга с температурой в 5000С.
  2. В сопло под давлением поступает газ, за счет чего температура электрической дуги повышается до 20 000С.
  3. Газ ионизируется и преобразуется в высокотемпературный газ или низкотемпературную плазму.
  4. От нагретой дуги возрастает ионизация, и температура газовой струи повышается до 30 000С. Во время этого процесса поток плазмы обладает высокой теплопроводностью и ярко светится.
  5. Плазма со скоростью в 500–1500 м/с проистекает из сопла, попадает на подготовленный металл, разогревает его и плавит в месте разреза.

Более наглядно процесс резки металла с помощью плазмотрона можно посмотреть по видео.

Конструкция

Плазморезка сформирована следующими элементами:

1. Элемент питания, который отвечает за подачу тока той или иной силы. В качестве элемента применяют либо трансформаторы, либо инверторы.

Первый вариант характеризуется значительной массой, зато почти неуязвим для колебаний напряжения, а также дает возможность осуществлять рез металлических заготовок огромной толщины.

Инвертор – хороший выбор в том случае, если манипуляции ведутся с не слишком толстыми заготовками. Они экономичны в отношении потребления энергии, характеризуются высоким КПД и рекомендуются для использования в частном хозяйстве.

2. Плазмотрон. Основной элемент, посредством которого и ведется рез.

Корпус детали скрывает электрод, отвечающий за формирование мощной дуги. Сделан электрод из тугоплавкого металла, благодаря чему исключены его деформации и разрушения вследствие высокотемпературных нагрузок. Как правило, используется гафний, как наиболее прочный и безопасный материал.

На конце находится сопло, формирующее струю плазмы, с легкостью разрезающую заготовку.

Производительность и мощность устройства, во многом, определяется именно диаметром сопла. Чем шире сопло, тем больше воздуха оно пропускает за единицу времени, а увеличение объемов воздуха непосредственно увеличивает производительность. Наиболее распространенный диаметр – 3 миллиметра.

Точность работы зависит от конфигурации сопла, для проведения наиболее тонкой работы следует подбирать удлиненный элемент.

3. Компрессор. Его главная задача – нагнетание воздуха, без которого плазменный резак по металлу просто не может функционировать. Процесс построен на использовании газа для формирования плазменной струи и защиты.

Если сила тока устройства ограничена 200А, то необходим просто сжатый воздух, его достаточно и для отвода лишнего тепла, и для формирования струи. Такая модель – оптимальное решение в случаях, когда режутся заготовки не толще 5 сантиметров.

Установки промышленного типа используют не обычный сжатый воздух, а концентрированные газовые смеси на основе гелия, водорода, азота.

4. Комплекс кабелей и шлангов соединяет все модули между собой. Шланги транспортируют сжатый воздух, кабеля передают электрический ток.

Смотрите полезное видео, устройство и как работает плазменная резка:

Рабочий принцип

Теперь изучим непосредственно принцип работы устройства.

Когда оператор нажимает на клавишу розжига, элемент питания подает ток на плазмотрон. Это приводит к формированию первичной дуги огромной температуры, которая составляет от 6 до 8 тысяч градусов.

Формирование дуги между наконечником электрода и сопла происходит из-за того, что крайне трудно добиться такого результата непосредственно между заготовкой и электродом. Более того, если работа ведется с материалом, характеризующимся изолирующими свойствами, это просто невозможно.

Когда сформирована первичная дуга, к ней подается воздушная смесь. Данный воздух контактирует с ней, его температура растет, а объем – увеличивается, причем увеличение может быть даже стократным. Вдобавок к этому, воздух теряет свои диэлектрические свойства, ионизируется.

За счет того, что сопло имеет сужение к своему окончанию, воздушный поток разгоняется до 2-3 метров в секунду и вырывается наружу, имея температуру почти в 30 тысяч градусов. Из-за высокой степени ионизации и огромной температуры воздух называется плазмой, показатель электрической проводимости которой равняется этому параметру у обрабатываемого металла.

В момент соприкосновения с обрабатываемой поверхностью первичная дуга угасает, а дальнейшая работа ведется уже за счет вновь образованной режущей дуги. Именно она плавит или прожигает материал. Рез получается ровным, так как мощный воздушный поток сдувает с поверхности все появляющиеся частички.

Такое описание того, как работает система, является наиболее простым и распространенным.

Области применения

Теперь рассмотрим, что им можно делать:

  • Оперативный рез больших объемов материалов.
  • Изготовление листовых деталей, характеризующихся сложностью геометрии, вплоть до ювелирной и приборостроительной отрасли, где требуется максимальное соответствие исходным чертежам.

Штамповка в такой ситуации не применяется, так как данная технология, хоть и дешево, не обеспечивает достаточной точности. Плазморез же, несмотря на огромную температуру струи, нагревает обрабатываемый элемент точечно, что полностью исключает вероятность температурной деформации.

  • Монтаж металлических конструкций. Плазморез исключает нужду в применении баллонов со сжатым кислородом и ацетиленом, что повышает степень безопасности и удобства, в особенности, если дело касается осуществления операций на высоте.
  • Рез сталей высокой степени легирования. Механические способы в данном случае не подходят, так как прочность сталей огромна, инструмент, способный эффективно резать листы на их основе, будет стоить очень дорого, а изнашиваться – очень быстро.

Получается, что сферы использования разнообразны. Выполнение в металлических листах отверстий любой конфигурации, резка труб, уголков и заготовок другого сечения, обработка кромок кованых изделий с целью “спаивания” металла и закрытия его структуры – для всего этого плазморез подходит оптимально.

Основные инструкции

Несколько правил, позволяющие понять, как резать плазморезом эффективно и безопасно:

  1. Необходимо контролировать расположение катодного пятна, оно должно соответствовать центру электрода. Достигается такая точность вихревой подачей воздуха. Отклонения в подаче приводят к тому, что происходит смещение плазменной дуги, она теряет стабильность горения. В некоторых случаях формируется вторая дуга, а в самой сложной ситуации устройство просто ломается.
  2. Контроль над воздушным расходом дает возможность корректировать скорость потока плазмы, варьировать производительность.
  3. Скорость реза напрямую влияет на толщину. Чем выше скорость, тем тоньше рез, ее уменьшение увеличивает ширину. Аналогичных результатов, большей ширины, можно достичь и увеличением силы тока.

Смотрите видео-урок работы плазморезом:

Заключение

Итак, мы разобрались, что такое плазморез.

Можно сделать вывод, что в ситуации, когда вам регулярно приходится работать с металлическими элементами, резать арматуру, трубы или другие детали, его помощь окажется полезной. Так что расходы на его покупку будут полностью компенсированы удобством и эффективностью дальнейшей работы.

Читайте также  Вибропресс своими руками

3. Фигурная плазменная резка металла

Художественная плазменная резка металла с помощью специализированного оборудования получила широкое применение в строительстве и различных сферах производства. Использование ЧПУ и специальных программ позволяет изготавливать плоские детали любой сложности.

Вырезание сложных контуров плазмой допустимо для листов толщиной до 100 мм. Интересно, что качество результата при этом не зависит от таких факторов, как наличие краски, ржавчины, оцинковки и загрязнений на поверхности листа. В процессе фигурной плазменной резки происходит локальный нагрев детали до 30000 градусов, а при такой температуре расплавляются любые металлы.

Выбор плазмореза с ЧПУ для домашнего производства

Каким критериям стоит уделять наибольшее внимание при выборе перед покупкой недорогого плазмореза для домашнего производства изделий из листового металла? Перед принятием решения о покупке необходимо:

  1. Указать производителю тип и толщину металла, который будет способен резать инструмент.
  2. Узнать можно ли работать плазморезом на морозе (для большинства моделей при морозе необходимо аппарат и компрессор помещать в теплое помещение).
  3. Определить тип резки – плазменно-дуговая или резка плазменной струей:

Также важные технические параметры и характеристики устройства:

Скорость резки плазмотрона под управлением ЧПУ

Этот параметр определяет производительность плазменного резака. Скорость резки зависит от типа и толщины материала относительно удельного напряжения плазменной электрической дуги. Естественно, чем выше скорость резания, тем эффективнее будет резак.

Максимальный ток резки

Сила тока плазменного резака является основным показателем его мощности, эффективности и максимальной толщины материалов, которые он способен обрабатывать. Этот показатель для плазменных резаков варьируется от 5 до 160 А. Современные плазморезы позволяют плавно регулировать силу тока в широком диапазоне.

Рабочий цикл

Это еще один чрезвычайно важный параметр устройства, определяющий темп работы. Рабочий цикл определяет, насколько быстро перегреется резак, и как скоро потребуется перерыв, чтобы снизить температуру рабочих компонентов. Рабочий цикл определяется процентом от 10 минут от времени, в течение которого устройство может работать, и времени, в течение которого оно должно перестать работать.

Рабочий цикл должен из минимум 35% работы и соответственно 65% времени простоя. Чем больше процент работы относительно простоя, тем более эффективным будет устройство. Профессиональные плазменные резаки способны работать на 60% и выше.

Параметры плазменного газа

Большинство плазменных резаков используют сжатый воздух с давлением от 4 до 7 бар. Чем выше давление, тем больше мощность плазменной струи и, следовательно, выше качество и скорость резки.

Охлаждение плазменной горелки

Охлаждение ручки – важный аспект, на который нужно обращать внимание. В большинстве плазменных резцов среднего размера рукоятка охлаждается сжатым воздухом из компрессора, тогда как в более крупных плазменных резцах промышленного типа из-за большей силы тока и выработки большего количества тепла рукоятка охлаждается жидкостью из встроенного охладителя.

Благодаря данной бизнес-идее вы можете самостоятельно организовать домашнее производство широчайшего ассортимента продукции. Все что вам нужно станок компьютер и немного опыта работы в программах с векторной графикой, cad-системах, которым можно обучатся в интернет по онлайн курсам или видео-урокам. А дальше только масштабировать свой производственный бизнес. Изделия из металла отличаются надежностью и долговечностью. При нанесении на готовые металлические изделия акриловой краски их срок гарантийной эксплуатации начинается от 15-ти лет.

Достоинства и недостатки

Перед тем как принять решение о приобретение плазменного резака, нужно ознакомиться со всеми положительными и отрицательными сторонами этого оборудования. Ведь, к примеру, в домашних условиях его может заменить обычная болгарка.

Итак, плюсы использования резака для плазменной резки металлов.

  • Большая скорость резки, соответственно уменьшение времени на этот процесс. По сравнению с другими режущими инструментами (кислородная горелка, например) скорость выше в шесть раз. Уступает только лазерной резке.
  • С помощью плазменного инструмента можно резать толстые заготовки, что иногда не под силу болгарке.
  • Режет любые виды металлов. Главное – правильно выставить режим работы.
  • Минимальный подготовительный этап. Зачищать поверхности деталей от ржавчины, грязи, масляных пятен нет никакого смысла. Они для резки не помеха.
  • Высочайшая точность среза и высокое его качество. Для ручных агрегатов для точности среза используются специальные упоры, которые не дают резаку смещаться в плоскости. Срез получается без наплывов, ровным и тонким.
  • Невысокая температура нагрева, кроме зоны среза, поэтому заготовки не деформируются.
  • Возможность фигурного среза. И хотя этим могут похвастаться и другие режущие инструменты, но, к примеру, после кислородной горелки придется края среза шлифовать и убирать подтеки металла.
  • Стопроцентная безопасность проводимых операций, ведь никаких газовых баллонов в комплекте оборудования нет.
  • Высокая цена оборудования.
  • Возможность работать только одним резаком.
  • Необходимо направление плазмы выдерживать строго перпендикулярно плоскости обрабатываемой детали. Правда, сегодня можно приобрести аппараты, которые режут изделия под разными углами: 15-50°.
  • Толщина разрезаемого изделия ограничена, потому что самые мощные плазморезы могут разрезать металл толщиною 100 мм. С помощью кислородной горелки можно резать толщину 500 мм.

И все же плазморезы сегодня достаточно востребованы. Ручные часто используются в небольших цехах, где требуется провести большой объем резки металлов, и где к качеству разреза предъявляются жесткие требования. Обязательно посмотрите видео, которое специально размещено на этой странице сайта.

Факторы, влияющие на выбор

При выборе плазмореза нужно учитывать некоторые факторы. К ним относятся:

  • Сила тока. В зависимости от этой величины увеличивается мощность дуги и быстрее расплавляется металл. Если предстоит работа с алюминием, медью или ее сплавами, то сила токам выбирается 6А. Для нержавейки и черных металлов — 4А.
  • Продолжительность включения. Некоторые аппараты могут работать 50% времени, а потом столько же должны отдыхать. Этого достаточно, чтобы нарезать определенное количество заготовок. Для промышленных целей выбирается прибор с 100% временем работы.
  • Встроенный или внешний компрессор. Если компрессор встроенный, то такие приборы не обладают большой мощностью и относятся к бытовым устройствам. При наличии внешнего компрессора имеется возможность работать непрерывно. Давление в плазморезе не должно быть выше выдаваемого компрессором.
  • Частота замены сопла и электрода. Это зависит от длительности работы и толщины разрезаемого материала. При работе с металлом толщиной 10 мм некоторые расходники выдерживают 150 резов, другие 500−600, а промышленные работают всю смену.
  • Длина кабеля и шланга не должна превышать 20 м иначе создадутся неудобства при их раскручивании.

Плазменная резка для начинающих.

Плазменная резка металлов для начинающих.

Уважаемые покупатели, в этой статье мы хотим вам рассказать что такое плазменная резка металлов, показать ее основные преимущества, рассказать об устройстве плазменных аппаратов и как их использовать, а теперь обо всем этом по порядку.

Иногда наши покупатели приобретая аппарат плазменной резки с удивлением узнают, что для его работы необходим компрессор. Компрессор необходим для того, чтобы выдувать металл который вы режете. Без компрессора резать плазмой невозможно. Компрессор подключается к аппарату, а к аппарату подключается плазматрон (плазменная горелка), так вот, когда возникает дежурная дуга между катодом и соплом, воздух эту дугу выдувает наружу, где дуга переходит в основную дугу при соприкосновении с металлом; далее происходит процесс плавления металла и выдувания его жидкой части из зоны расплава. При выборе компрессора стоит обратить особое внимание на его качество и на его параметры. Корректная работа аппарата плазменной резки возможно только в сочетании с хорошим компрессором. Мы рекомендуем использовать компрессоры способные выдавать 5-6 атмосфер.

Читайте также  Дизайн туалета с инсталляцией

Еще одна немаловажная деталь, на которую мы хотим обратить ваше внимание. В компрессоре должен стоять фильтр воздуха, он может быть встроен в компрессор изначально, а может подключаться отдельно. Воздух, который будет проходить через аппарат плазменной резки и выходить из плазматрона, должен быть чистым, в него не должны попадать никакие посторонние предметы и вещества. Недопустимо попадание паров и частиц масла, мельчайшей частицы металлической стружки, пыль и грязь. Особенно это важно, если вы планируете использовать плазму на пыльных производствах, в гаражах, цехах с бетонными полами и т.д. Чем чище воздух – тем лучше рез!

Если вы будете соблюдать эти условия, аппарат будет работать корректно и без сбоев.

Плазма или газорезка?

Мы не будем говорить о том, что газорезка хуже чем плазменная резка. У газорезки есть ряд преимуществ перед плазмой, например при резе металлолома в больших количествах вам не справиться с этой задачей если использовать плазменную резку. Плазменная резка экономически целесообразна при толщине металла до 50 мм, при большей толщине преимущество переходит к кислородной резке. Но качество и скорость раскроя всегда на стороне плазменной резки.

Для газорезки нужен газ, для плазмы нужно электричество. Выделим два основных преимущества плазмы: первое – вам не нужен газ (ацетилен) вы не связываетесь с взрывоопасными газами, второе — вы можете резать различные типы металлов (сталь, нержавейка, медь, алюминий и пр.)

Таким образом кому-то необходима газорезка, кому-то подойдет плазма, выбор за вами.

Как правильно выбрать аппарат плазменной резки?

Здесь все очень просто. Чем мощнее плазменный аппарат, тем толще металл он может резать. Если вы планируете резать разные толщины, вам лучше выбрать мощные аппарат, если вы будете резать тонкие металлы, вам нет необходимости покупать мощные аппарат, достаточно приобрести сорока амперный аппарат. Обратите внимание на такое понятие, как качество реза. Рез может быть «грязный» и «чистый». Грязный рез – это когда вам нужно просто отрезать кусок металла и для вас не имеет значение какой срез будет, аккуратный или нет. Чистый рез — это максимально ровно отрезанный металл. Как правило, производители указывают в параметрах грязный рез. Чтобы понять чистый рез, вам нужно отнять порядка 25% от указанной толщины. Так например если производитель указал 12 мм – значит чистый рез составит 8-9 мм. Не думайте, что производители вас обманывают, это всемирная практика указать в параметрах грязный рез, а не чистый. Этот параметр показывает максимальную возможность аппарата, а вы уже сами выбираете как вам резать металл, по “грязному” или по “чистому”.

Кроме того, перед покупкой желательно понять как часто вы будете включать аппарат плазменной резки. Обратите внимание на ПВ приобретаемого аппарата. Если ПВ аппарата 60% — значит в 10 минутном цикле вы можете резать 6 минут, а 4 минуты аппарат будет отдыхать, если ПВ 100% — значит можно не отрываться от работы, аппарат будет работать постоянно.

Расходные части.

Покупая аппарат плазменной резки, мы рекомендуем вам узнать у поставщика как обстоят дела с расходкой для плазменной горелки. Практически все производители вместе с аппаратом кладут расходные части, вы можете приступать к резке незамедлительно, но расходка горит, независимо от производителя. И когда встает вопрос о замене, выясняется, что там где аппарат покупался – “расходки” нет. Мы часто сталкиваемся с такими случаями, когда помогаем людям подобрать расходку, и стоит признать, что не всегда это получается. Расходка не всегда стыкуется. Так, например, расходка для аппаратов китайского происхождения не подходит к европейским товарам или американским. Кроме того, нет возможности поменять плазматрон (плазменную горелку) – разные разъемы. В нашем интернет-магазине продаются аппараты плазменной резки произведенные в Китае, все расходные части для горелок CUT всегда в наличии и как показывает практика, китайская расходка подходит практически на все аппараты сделанные в Китае.

Скорость с которой резать металл.

Этот вопрос нам часто задают покупатели. Определенного ответа на него нет, вы поймете, как быстро вам надо будет вести плазматрон по металлу только в процессе обучения, приноровиться очень просто. Все зависит от толщины металла и амперажности, которую вы выставите. Когда вы приступите к резу, вы сразу увидите — если вы ведете плазматрон очень быстро (в таком случае металл не будет прорезаться полностью) если очень медленно (в этом случае вы просто будете расходовать воздух и электроэнергию). Перед тем как резать нужные вам заготовки или отрезки, мы рекомендуем потренироваться на ненужных обрезках, чтобы выбрать оптимальный режим и скорость реза.

Еще один совет, когда вы включите аппарат – поставьте ток на максимум, а во время реза уменьшайте его, пока не поймете, что этого тока достаточно для реза вашей толщины металла. Начинайте с больших токов, затем идите на понижение.

И ещё, не старайтесь ставить максимальный ток, чтобы отрезать побыстрее, так как чем больше ток, тем быстрее выходит из строя расходка; не делайте слишком частые поджиги, поскольку именно в момент поджига происходит интенсивное «выветривание» тугоплавкой вставки на катоде и преждевременный выход его из строя, т.е. нажали на кнопку и режьте непрерывно. Если по условиям работы вам необходимо делать короткие резы, например резать сетку – приготовьтесь к частой замене расходки.

Как все работает.

Установки плазменной резки имеют напряжение холостого хода 250-300 В.

При нажатии на кнопку подаётся сжатый воздух и одновременно между катодом и соплом во внутренней камере плазмотрона прикладывается это напряжение холостого хода, но чтобы пробить этот промежуток и зажечь плазму, необходима поджигающая искра – эту функцию поджига выполняет осциллятор (напряжение поджига порядка 5-10 кВ). Как только дуга зажглась (и дуга в этот момент называется дежурной) воздух выдувает плазму наружу. Ток дежурной дуги как правило в мощных аппаратах ограничен внутри мощным сопротивлением для экономии расходки, для реза не предназначен; дежурная дуга горит 2-3 сек. Если в течение этого времени дуга не коснулась металла или металл по каким-то причинам не соединён с «+» установки (например, обрыв обратного кабеля), то дуга гаснет. Если же всё прошло нормально, то дежурная дуга переходит в основную дугу, блок осциллятора отключается. Далее происходит плавление металла дугой и одновременное выдувание расплавленного материала из расплава. Горение основной дуги происходит между тугоплавкой вставкой из гафния, впрессованной в торец катода и материалом изделия. Наибольшее разрушение этой вставки происходит именно в момент поджига, поэтому лучше стараться избегать слишком частых включений в целях экономии расходки.

Выбрать аппарат плазменной резки можно здесь.

Для наглядности, мы провели несколько тестов. Аппарат Сварог CUT 100 разрезал металл толщиной 10 мм. с увеличением до 35 мм. Ток резки был выставлен 90 Ампер.

Читайте также  Сделать качель своими руками

Аппарат Сварог CUT 40 разрезал пластину толщиной 4 мм. Ток резки 20 Ампер.

Неплохие китайские плазморезы

Цена такого компрессора в районе 350 долларов. Он способен выдавать ток силой в 10 ампер, весит 13 килограммов и имеет режим работы 60%. (После 6 минут работы делайте перерыв на 4 минуты).

В плюсах нужно отметить следующее:

  • Легкая горелка;
  • Наличие расходников в комплекте;
  • Все собрано в одном корпусе. (данный плазморез со встроенным воздушным компрессором);
  • Питание 220/110 вольт;
  • Неплохое соотношение «возможности-цена»;

Минусы очевидны: если сгорит обмотка трансформатора, или устройство окажется с повреждениями, вернуть его уже едва ли удастся.

Плазморез базовый инверторный от DWT можно приобрести по цене от 200 долларов и выше.