Все о плазморезе

Все о плазморезе

Что такое плазморез, как работает он? Если говорить об этом инструменте, то необходимо отметить, что он является прибором, который использует достаточно узкий круг сварщиков. Для одноразового применения плазменный резак нигде и никогда не применяется. Потому что существуют инструменты, с помощью которых можно провести отрезные операции, не прибегая к дорогому варианту, к примеру, болгаркой.

Но если требования к скорости и объему проводимых процессов достаточно жесткие, то без плазмореза не обойтись. Поэтому его используют в машиностроительной промышленности, в изготовлении больших металлических конструкций, при резке труб и прочего.

Как устроен плазморез

Этот аппарат состоит из следующих элементов:

  • источник питания;
  • воздушный компрессор;
  • плазменный резак или плазмотрон;
  • кабель-шланговый пакет.

Источник питания для аппарата плазменной резки осуществляет подачу на плазмотрон определенной силы тока. Представляет собой инвертор или трансформатор.

Инверторы довольно легкие, в плане энергопотребления экономные, по цене недорогие, однако, способны разрезать заготовки небольшой толщины. Из-за этого их применяют только в частных мастерских и на маленьких производствах. У инверторных плазморезов КПД на 30% больше, чем у трансформаторных и у них лучше горит дуга. Часто используют их для работ в труднодоступных местах.

Трансформаторы гораздо увесистее, тратят много энергии, но при этом имеют меньшую чувствительность к перепадам напряжения, и с их помощью разрезают заготовки большой толщины.

Плазменный резак считается главным элементом плазмореза. Его основными элементами являются:

  • сопло;
  • охладитель/изолятор;
  • канал, необходимый для подачи сжатого воздуха;
  • электрод.

Компрессор требуется для подачи воздуха. Принцип работы плазменной резки предусматривает применение защитных и плазмообразующих газов. Для аппаратов, которые рассчитаны на силу тока до 200 А, применяется только сжатый воздух как для охлаждения, так и для создания плазмы. Они способны разрезать заготовки толщиной в 50 мм.

Кабель-шланговый пакет используется для соединения компрессора, источника питания и плазмотрона. По электрическому кабелю от инвертора или трансформатора начинает поступать ток для возбуждения электрической дуги, а по шлангу осуществляется подача сжатого воздуха, который требуется для возникновения внутри плазмотрона плазмы.

Принцип работы

При нажатии на кнопку розжига начинается подача тока высокой частоты от источника питания (инвертора или трансформатора). В результате этого внутри плазмотрона образуется дежурная электрическая дуга, температура которой достигает 8 тыс. градусов. Столб этой дуги начинает заполнять весь канал.

После того как возникла дежурная дуга, в камеру начинает поступать сжатый воздух. Вырываясь из патрубка, он проходит через электрическую дугу, нагревается, при этом увеличиваясь в объеме в 50 или 100 раз. Кроме того, воздух начинает ионизироваться и перестает быть диэлектриком, приобретая свойства проводить ток.

Сопло плазмотрона, суженное книзу, обжимает воздух, создавая из него поток, которое начинает вырываться оттуда со скоростью 2 – 3 м/с. В этом момент температура воздуха часто достигает 30 тыс. градусов. Именно такой раскаленный ионизированный воздух и является плазмой.

В то время, когда плазма начинает вырываться из сопла, происходит ее соприкосновение с поверхностью обрабатываемого металла, дежурная дуга в этот момент гаснет, а зажигается режущая. Она начинает разогревать заготовку в месте реза. Металл в результате этого плавится и появляется рез. На поверхности разрезаемого металла образуются небольшие частички расплавленного металла, сдуваемые с нее потоком воздуха. Таким образом осуществляется работа плазмотрона.

Преимущества плазменной резки

Работы по резке металла часто осуществляются на стройплощадке, в мастерской или цеху. Можно использовать для этого автоген, но не всех это устраивает. Если объем работ, связанный с резкой металла, слишком большой, а требования, предъявляемые к качеству реза, очень высоки, то следует подумать о том, чтобы использовать плазменный резак, имеющим следующие достоинства:

  • Если мощность подобрана правильно, то аппарат плазменной резки позволяет в 10 раз повысить производительность. Такой параметр позволяет плазморезу уступить только промышленной лазерной установке, однако, он значительно выигрывает в себестоимости. Целесообразно с экономической точки зрения применять пламенную резку для металла, имеющего толщину до 50 – 60 мм.
  • Универсальность. С помощью плазменной резки обрабатываются чугун, медь, сталь, алюминий и прочий металл. Необходимо просто выбрать оптимальную мощность и выставить конкретное давление воздуха.
  • Высокое качество реза. Аппараты плазменной резки способны обеспечить минимальную ширину реза и кромки без перекаливания, наплывов и грата практически без дополнительной обработки. Кроме того, достаточно важен такой момент, что зона нагрева материала в несколько раз меньше, чем при использовании автогена. А так как термическое воздействие минимально на участке реза, то и деформация от этого вырезанных деталей будет незначительной, даже если они имеют небольшую толщину.
  • Не происходит существенного загрязнения окружающей среды. С экономической точки зрения, если имеются большие объемы работ, то плазменная резка гораздо выгоднее кислородной или механической. Во всех остальных случаях учитывают не материалы, а трудоемкость использования.

Недостатки плазменной резки

Недостатки в работе плазменной резки тоже имеются. Первый из них – максимально допустимая толщина реза довольно небольшая, и у самых мощных агрегатов она редко бывает больше 80 – 100 мм.

Следующий недостаток – достаточно жесткие требования, предъявляемые к отклонению от перпендикулярности реза. Угол отклонения не должен быть больше 10 – 50 градусов и зависит это от толщины детали. Если случается выход за эти пределы, то возникает довольно существенное расширение реза, что в результате влечет за собой быстрый износ расходных материалов.

Кроме того, рабочее оборудование довольно сложное, что делает совершенно невозможным использование двух резаков одновременно, которые подключаются к одному аппарату.

Устройство

Самому названию уже понятно, что процесс резки металла выполняется благодаря плазме, причем последняя представляет собой ионизированный газ с высокой проводимостью электротока. Чем выше будет температура газа, тем выше будет проводимость, а сила разрезания увеличится в значительной мере. Для процесса резки металла используют также воздушно-плазменную дугу. Учтите, что в данном случае ток уже будет иметь непосредственное воздействие на поверхности из металла.

Получается, что принцип действия устройства такой:

  • Металл расплавляют.
  • Его жидкое состояние выдувают из зоны среза.

Ручной плазморез состоит из:

  • Блока питания – это может быть инвертор или сварочный трансформатор.
  • Шлангов.
  • Резака, который изредка называют плазмотроном.
  • Компрессора.

Не будет лишним разобраться, чтобы понять конструктивные особенности резака. Внутри устройства находится установленный электрод, который сделан из редкого металла, например, из гафния, бериллия, циркония и прочего. Почему именно эти металлы? Дело в том, что при нагревании на поверхности данного электрода образуются тугоплавкие виды оксидов. Она являются своеобразной защитой электрода, которая будет обеспечивать целостность материала, т.е. не разрушать. Чаще всего в плазменных резаках устанавливают гафниевые электроды, потому что данный металл не является токсичным и радиоактивным, как, к примеру, бериллий.

Важное значение в конструкции играет сопло – именно через него плазма попадает на резку. Именно от него и будут зависеть основные параметры устройства, а точнее от толщины и длины сопла. Т диаметра будет зависеть мощность потока плазмы, а значит, и скорость среза и ширина срезанной канавки. Конечно, от этого будет зависеть еще и скорость охлаждения. Чаще всего на резаках устанавливают сопло, диаметр которого равен 0,3 см. Длина будет прямопропорционально влиять на качестве среза – чем длиннее, тем лучше. Учтите, что очень длинное сопло будет быстро выходить из строя.

Виды плазменной резки

Классификация плазменной резки производится по участвующей в процессе среде. Так, в ходе работы можно пользоваться следующими типами плазменной резки:

  • простой – в таком случае используется только воздух (в некоторых случаях азот) и электрический ток;
  • с применением защитного газа – в этом случае в процессе участвуют два вида газов, один из них отвечает за плазмообразование, второй – предназначается для защиты зоны реза от воздействий окружающей среды, при использовании такого варианта плазменной резки существенно повышается ее качество;
  • с использованием воды – в этом случае на воду возлагается функция, аналогичная назначению газа в предыдущем варианте – защита, помимо этого использование в ходе процесса воды позволяет охладить компоненты плазмотрона, а также поглотить часть вредных выделений, образовывающихся при работе с материалами.
Читайте также  Smd элементы

Примечательно, что плазменная резка, основанная на указанных принципах, не только позволяет производить обработку материалов с высоким уровнем производительности, но и гарантирует создание абсолютно пожаробезопасного производства. Это обуславливается применением в технологии материалов, то не являются огнеопасными.

Benzoman предлагает ознакомится с широким выбором моделей, чтобы выбрать ту плазменную резку, которая подходит вам по параметрам.

Ручной аппарат для плазменной резки металла

Обычные сварочные аппараты не удобны при резке металлов и требуют особых навыков и практики у человека, использующего их для проведения работ по раскрою. Плазменные устройства более удобны и просты в эксплуатации.

Первые модели плазменных резаков использовались исключительно в промышленных целях: машино- и судостроении, изготовлении металлоконструкций и т. д., то современный плазморез можно встретить и в обычном гараже используемую для личных нужд. Аппарат для плазменной резки металла позволяет точнее управлять технологическим процессом, а также значительно облегчает проведение работ.

Что такое плазморез, что им можно делать

Переносная ручная плазменная резка металла в бытовых целях используется в основном во время капитального строительства. Плазморез позволяет заменить малоэффективную и опасную болгарку. С помощью плазмореза можно раскраивать необходимый листовой металлопрокат и трубы.

Еще одна сфера, где пригодится ручной аппарат плазменной резки металла – это художественная обработка материала. Точность, простота в эксплуатации и доступность использования плазменной установки практически в любых условиях, позволяет использовать оборудование в следующих целях:

    Промышленность – аппарат воздушно-плазменной резки металла в основном применяется в случаях, где существует необходимость в быстром разрезании любого токопроводящего материала. В промышленных целях используют не только аппарат для ручной плазменной резки металла, но и специальные плазменные станки позволяющие автоматизировать и сократить время выполнения работ.

Бытовые цели – в этой сфере оборудование для ручной плазменной резки металла пока не получило широкого распространения. В основном это связано с тем, что ручные плазморезы сравнительно недавно поступили в свободную продажу. В основном применение плазмореза в бытовых целях связано с фигурной резкой металла. Некоторые строительные бригады используют оборудование во время кровельных, сантехнических и других работ.

В зависимости от основного назначения, аппарат для резки металла плазмой может отличаться техническими характеристиками и возможностями. Перед выбором плазменного оборудования следует определиться, как именно будет использоваться резак.

Принцип работы плазмореза, как устроен плазморез

Воздушно-плазменная резка основана на принципе подачи разогретого воздуха под давлением на обрабатываемую поверхность. Что такое плазма – это воздух, который разогревается до температуры 25 – 30 тыс. градусов с помощью электрической дуги.

Что происходит при этом? Принцип действия плазмореза основан на изменении свойств воздуха при его моментальном разогревании до максимально высоких температур. В этот момент воздух ионизируется и благодаря этому начинает пропускать электрический ток.

Двойное воздействие плазмы и электричества позволяет ускорить процесс резки металла. Чтобы это стало возможным в конструкцию резака входят следующие узлы:

Плазмотрон – это резак, с помощью которого и выполняются все основные задачи. Устройство горелки плазмореза может быть прямого и косвенного воздействия:

    Плазморез прямого воздействия используется для обработки токопроводящих материалов, в таких случаях заготовка включается в электрическую цепь и отвечает за возникновение искры.

  • Плазморез косвенного воздействия применяется в более дорогих и сложных устройствах и используется для обработки материалов, не проводящих электричество. Электрод в таких устройствах находится непосредственно в резаке.
  • Сопло – одна из самых функциональных деталей плазматрона. В зависимости от диаметра сопла, плазморезом можно делать либо простые операции, либо сложную фигурную резку. Скорость разрезания материала в основном зависит от длины сопла. Максимальным считается соотношение 1,5; 1,8 к диаметру сопла.

    Электрод – используется в дорогих моделях плазморезов косвенного воздействия. Преимущественно электроды изготавливаются из гафния.

  • Компрессор – чтобы трансформировать воздух в плазму необходимо не только довести его до определенной температуры, но и создать поток определенной скорости. Именно по этой причине для плазмореза нужен компрессор. К качеству компрессора предъявляются высокие требования. Так, чтобы была возможность производства плазмы, воздух в горелку должен подаваться сухой и без примесей машинного масла. Важным является обеспечение равномерного потока воздушных масс без пульсации. Ручные плазменные резаки по металлу со встроенным компрессором являются оптимальным вариантом, так как в них производитель установил оборудование полностью соответствующее требованиям для проведения работ. В плазморезах со встроенным компрессором по умолчанию установлен влагоочиститель или осушитель. Плазморез с компрессором обеспечивает максимальную производительность и увеличивает срок эксплуатации резака.
  • Для мощных промышленных устройств понадобится отдельно приобрести не только компрессор, но и осушитель воздуха. При выборе плазмореза необходимо проследить, чтобы параметры каждого из этих узлов подходили остальным устройствам.

    Какой и как выбрать плазморез для дома

    При выборе плазмореза для дома необходимо учитывать не только технические параметры и производительность самой установки, но и комплектующие устройства. Обратить внимание необходимо на следующее:

      Тип питания – оборудование может подключаться как к обычной сети в 220В, так и трехфазной в 380В. От этой особенности во многом зависит производительность плазмореза и скорость резки. Для бытовых нужд лучше выбрать ручной плазморез с тем типом подключения, который есть в наличии. Производительности бытовой модели работающей от розетки будет достаточно для проведения всех необходимых работ по дому.

    Параметры мощности – наиболее популярными для бытового применения являются модели с производительностью 60-90 ампер. Бытовые плазморезы легко справляются с толстым металлом толщиной до 3 см. Если планируется ручная резка металла до 100 мм плазмой, тогда лучше выбрать модели, выдающие на выходе 90-170 ампер.

    Продолжительность работы – этот коэффициент можно посмотреть в технической документации установки. Обычно он обозначается сокращением ПВ. Если указано соотношение 80%, тогда плазморезом надо пользоваться в течение 8 минут, не больше. Для бытовых нужд будет достаточно оборудования с индексом ПВ 50-60%.

    Сопло для плазмореза – скорость резки напрямую связано с соплом. На скорость раскроя влияет соотношение диаметра к длине сопла. Скорость резки также указывается в технической документации. Выбор комплектующих зависит от используемой силы тока. Чем больше диаметр сопла, тем больше может быть напряжение на выходе.

  • Дополнительные расходники к плазморезу. Стол-копир для ручной плазменной резки позволяет выполнять самые сложные детали, если процесс поставлен на конвейер. Часто даже в домашних условиях требуется воссоздать точную копию сделанной заготовки, для этого и проведения остальных работ, и предназначен стол-копир. Помимо стола понадобится определиться с другими комплектующими и приспособлениями, предназначенными для проведения работ с помощью плазмореза.
  • Многие критерии критичные для промышленного оборудования практически не влияют на производительность бытовой модели. Продолжительности работы плазмореза с индексом ПВ 50% будет достаточно для проведения работ в доме. Промышленное оборудование обычно имеет коэффициент равный 100%.

    Как правильно резать плазморезом

    Правильно работать плазморезом можно научиться практически с первого раза. Качественный рез достигается благодаря практике. Основные принципы работы с плазменным оборудованием следующие:

    Читайте также  Макеты для лазерной резки скачать бесплатно

    На начальной стадии работ в аппарат подается сжатый воздух под давлением.

    Выполняется несколько надрезов при более высоком токе, после чего его силу уменьшают до необходимых параметров.

    Разрез делают в соответствии с выбранными параметрами. Неправильно подобранная сила тока или скорость резки свидетельствует окалинами, которые появляются в процессе резки.

    Держак для плазмореза располагают под углом около 40 градусов.

  • После окончания резки, на горелку будет еще какое-то время подаваться воздух для охлаждения нагретого элемента.
  • Ручная газовая и плазменная резка металла, что лучше

    Выбирая, что именно лучше следует учитывать цели, которые планируется достичь с использованием данной установки, желаемое качество выполнения работ и другие факторы.

    Минусами газовой резки является зависимость от баллонов, что не всегда удобно, а для бытовых условий заправить их часто проблематично.

    Плазменная резка имеет свои минусы, связанные в основном с тем, что качество реза напрямую зависит от профессионализма мастера. Также подаваемый воздух должен соответствовать определенным критериям, что требует использования дополнительного оборудования.

    Стоит ли доверять отечественному производителю

    Аппарат не самый мощный, но неожиданно мобильный и легкий. Давайте рассмотрим его преимущества на примере модификации ГП37-10:

    • Малая потребляемая мощность (2,5 кВт);
    • Может работать от розетки или автономного дизельного генератора;
    • Общий вес конструкции 4,5 килограмм;
    • Вес горелки 900 граммов;
    • Многофункциональность;

    На последнем пункте следует остановиться подробнее. По заявлению производителя, аппарат режет все негорючие материалы, его можно использовать не только как аппарат для совершения плазменной резки и сварки, но и для пайки, а также в качестве нагревателя для мини-кузницы. Ставка на малый вес и низкую мощность играет злую шутку с «Горынычем». Рабочая температура не превышает 6 тысяч градусов по Цельсию. Поэтому носить «Горыныч» все же получается быстрее, чем работать с ним.

    Обработка в ручном режиме

    Перед началом работы инвертор или трансформатор подключают к сети переменного тока. Обрабатываемую деталь подсоединяют к источнику питания. Следующий этап — сближение сопла и заготовки. Между ними должно оставаться 40 мм. После этого можно зажигать дежурную дугу. Когда дуга загорается, в сопло подаётся воздушный поток, который ионизируется и формирует струю плазмы.

    При работах с плазморезом необходимо соблюдать правила техники безопасности. Нужно использовать специальный костюм и защитный лицевой щиток. Температуры при плазморезке достигают тысяч градусов, и для человека это может быть опасно. Поэтому надо стремиться автоматизировать процесс.

    Плазменная резка – один из необходимых рабочих компонентов многих отраслей промышленности. Ее используют в коммунальной сфере, судо и машиностроении, изготовлении различных металлоконструкций (в том числе и рекламных) и т.д. Незаменим плазморез и в частной мастерской, поскольку он обязательно пригодится при порезке токопроводящих и нетокопроводящих (к примеру, камень, дерево или пластик) материалов.

    Плазморез можно использовать не только для разрезания труб или металлических листов, с его помощью можно выполнять фигурный рез, изготавливать различные детали и т.д. При этом набор необходимых инструментов/расходников будет минимальным – источник питания, сам резак и воздух.

    Если же говорить о видах плазменной резки, то стоит выделить следующие три:

    • простая резка при использовании электротока и воздуха (иногда азота);

    • резка с газом-защитой (просто защитным или плазмообразующим), который «ограждает» зону реза от любых воздействий извне (рез при этом получается максимально качественным);

    • резка с водой, где вода работает также, как и защитный газ, плюс к этому охлаждает рабочие части плазмотрона и является сорбентом для вредных выделений.

    Обращаем ваше внимание на то, что процессом резки можно правильно управлять только после более детального знакомства с общими принципами работы плазмореза.

    Начнем с особенностей устройства данного аппарата.

    Устройство плазмореза

    4 главные компоненты плазмореза – это:

    • плазмотрон с кабель-шланговым пакетом (или плазменный резак),

    • источник питания и

    Источник питания, подающий на плазмотрон ток определенных параметров, может быть трансформаторного или инверторного типа. Естественно, что трансформаторы – более громоздки и менее экономичны в потреблении электроэнергии. Однако именно они имеют низкий порог чувствительности к перепадам напряжения в сети. И именно трансформаторы могут легко справляться с толстостенными заготовками.

    Источники питания инверторного типа имеют меньший вес, более экономичную стоимость, порог их энергопотребления значительно ниже, чем у трансформаторов, КПД на 30 % выше и дуга стабильнее, но при этом они могут разрезать только тонкостенные заготовки. Такие источники питания подходят более всего для небольших мастерских и производств. Также небольшие источники питания будут незаменимы при работе в труднодоступных местах.

    Резак для плазмы/плазмотрон – главный рабочий элемент плазмореза. Именно на его плечи ложиться основная работа по нарезке заготовок. Его главными комплектующими являются электрод, сопло и изолятор/охладитель (между соплом и электродом) и канал для подачи воздуха в зону резки.

    Электрод, служащий для возбуждения электродуги, находится внутри корпуса плазмотрона. Электрод может быть циркониевый, гафниевый, бериллиевый или ториевый. Указанные металлы пригодны для работы плазмореза, поскольку на их поверхности в процессе работы образуются тугоплавкие оксиды, блокирующие разрушение электрода. Самыми популярными электродами являются гафниевые, так как они на 100 % безвредны для организма оператора плазмореза.

    Сопло в плазморезе предназначено для обжима и формировки струи плазмы, разрезающей заготовки. Размер сопла непосредственно влияет на возможности и характеристики аппарата. Также от параметров сопла зависит технология работы с плазмотроном. Диаметр сопла – это показатель объема воздуха, который может пройти через него за единицу времени. От показателей объема же зависит ширина реза, скорость работы аппарата и скорость его охлаждения. Самый распространенный диаметр сопла – 3 мм. Если же говорить о длине сопла, то тут существует следующая закономерность: самый аккуратный и качественный рез получается при использовании самого длинного сопла. Однако стоит помнить, что слишком большая длина быстрее разрушает упомянутый расходник.

    Компрессор при работе плазмотрона необходим для подачи воздуха, поскольку сама технология плазменной резки требует обязательного использования плазмообразующих и защитных газов. Плазморез промышленного типа потребуе т наличия гелия, аргона, кислорода, азота, водорода и их смесей. Небольшие же аппараты (сила тока которых не превышает 200 А) довольствуются сжатым воздухом, при этом, максимум их рабочих возможностей – разрезание заготовок толщиной 50 мм.

    Кабель-шланговый пакет необходим для соединения компрессора, источника питания и плазмотрона. Кабель служит для передачи тока, шланг – для передачи сжатого воздуха.

    Конструкция и порядок эксплуатации

    Одним из наиболее популярных видов ручных плазмотронов является Panasonic P80. Работа на нём должна производиться с учётом некоторых особенностей. В частности, перед началом резки обязательно соблюдение следующих условий:

    1. Во время возбуждения дуги нельзя касаться торцом наконечника кромки основного материала. Это приведёт к образованию неконтролируемой дуги, которая сожжёт наконечник.
    2. Процесс резки нельзя начинать при вертикальном расположении наконечника относительно основного металла. В этом случае внутри наконечника образуется дуга.
    3. При резке пластин толщиной более 16 мм необходимо убедиться, что дуга достигла нижней стороны заготовки, и только тогда перемещать горелку в новое положение.
    Читайте также  Длинные сверла по дереву

    При работе резака рекомендуется выдерживать зазор около 5 мм между заготовкой и наконечником. С этой целью в комплектации к резаку Р80 предусмотрена направляющая, которая электрически изолируется от разрезаемого металла.

    Отклонение от перпендикулярности оси резака от поверхности заготовки не должно превышать 50, а направление движения инструмента должно быть противоположным направлению плазменной струи.

    Все типы ручных плазмотронов – устройства повышенной опасности. Поражающими факторами являются яркое свечение дуги, высокие токи обработки и температуры. Поэтому необходимо тщательно придерживаться правил эксплуатации плазмореза, которые указывает производитель.

    Цена ручного плазмореза Panasonic Р80 – от 5500 руб. Ближайшим отечественным аналогом плазмотрона Р80 считается резак П2-180, цены на который стартуют от 6000 руб. Более мощные модели, например, FBP60 от Fubag, стоят дороже – до 15000 руб. Доступны и менее мощные модели ручных плазмотронов, в частности, CUT РТ31 (от 2000 руб.).