Плазменная резка металла

Плазменная резка — это эффективный высокоточный метод обработки металла, заключающийся в быстром узконаправленном нагревании его поверхности до температуры плавления с последующим выдуванием расплавленных частиц. Процесс механизированной плазменно-дуговой резки регламентируется ГОСТ 14792-80 и распространяется на заготовки, вырезаемые из листовой стали (жаропрочной, жаростойкой, коррозионностойкой, высоколегированной и углеродистой стали обыкновенного качества), а также листового алюминия толщиной 5-60 мм и его сплавов. Стандартом установлены показатели качества поверхности реза и точность вырезаемых деталей по классам, которые определяются после очистки поверхности реза от грата и шлака.

Технология плазменной резки

Данная технология резки относится к высокотемпературной обработке металла и основана на использовании плазмы. Резка происходит посредством воздействия на поверхность листового металла раскаленной струи воздуха или инертного газа, подаваемого под высоким давлением. Высокая температура (от 5000 до 30000°C) достигается за счет ионизации струи газа при его прохождении по электрической дуге. Для образования электрической дуги применяются системы различной мощности. Сила тока в них может составлять до 120 А (для ручных резаков), до 1000 А у механизированных плазморезов и до 50 000 А для мощных промышленных станков с ЧПУ, имеющих минимальный диаметр выходного отверстия сопла. Рабочая скорость прохождения воздуха или газа составляет от полутора до четырех километров в секунду. Максимальная толщина обрабатываемого листового металла составляет 3,5 мм у ручных резаков и до 160 мм у промышленного оборудования.

Типы плазменной резки металлов

С точки зрения технологии процесса выделяют два типа плазменной резки:

• плазменно-струйная резка;
• плазменно-дуговая резка.

В первом случае электрическая дуга создается между электродами самого плазмотрона, без участия обрабатываемого материала. Этот тип обработки можно применять для плазменной резки цветных металлов и других материалов, не проводящих электрический ток. Их резка имеет свою специфику. Так, к примеру, для резки алюминия толщиной до 70 мм можно использовать сжатый воздух, но при толщине до 20 мм более высокого качества реза можно добиться, используя в качестве газа чистый азот, а для листов, толщина которых превышает 100 мм, рекомендуется использовать смесь водорода и аргона в равных частях. Аналогичную газовую смесь целесообразно применять для плазменной резки высоколегированной стали большой толщины и меди.

В случае плазменно-дуговой резки роль второго электрода играет сама заготовка — листовой металл, обладающий электропроводностью. Он включается в электрическую цепь, а оборудование, работающее по такому принципу, называют плазмотроном прямого воздействия.

Оба варианта считаются высокоэффективными и довольно экономичными. Тем не менее, плазменная резка считается более рентабельной для стали (углеродистой и легированной) толщиной до 50 мм, алюминия толщиной до 120 мм, чугуна толщиной до 90 мм, меди толщиной до 80 мм.

Станки для плазменной резки металла

Станки, которые используются для плазменной резки металла на московском заводе ОПС, представляют собой современное высокотехнологичное оборудование с числовым программным управлением. Базовая часть станка состоит из профильных рельс, рабочей поверхности и перемещаемого резака. Нагнетаемый компрессором поток воздуха, газа или газовой смеси проходя через электрическую дугу, нагревается до температуры плавления обрабатываемого металла, направляется на линию реза и передвигается по ней, отсекая ненужную часть листа. При этом большое значение имеет корректная работа системы контроля высоты резака.

В цехах промышленных предприятий устанавливаются плазморезы стационарного типа. По типу конструкции они подразделяются на консольные, шарнирные и портальные. Каждый станок характеризуется определенным набором характеристик:

• характер тока (переменный или постоянный);
• тип газа, образующего плазму (воздух, аргон, азот, кислород);
• вид охлаждающего газа (углекислый газ или воздух);
• маневренность позиционирования;
• мощность источника резки;
• скорость разрезания.

Согласно требованиям ГОСТ, скорость разрезания листового металла в процессе его плазменной резки с помощью ручных плазморезов не может превышать 6500 мм в минуту. Для станков с ЧПУ предел скорости не обозначен, но стоит учитывать тот факт, что слишком высокая скорость может привести к повреждениям обрабатываемой поверхности. Нельзя допускать и перегрева металла, так как от воздействия слишком высоких температур возможно возникновения термической деформации заготовки.

Что касается программного обеспечения, то для моделирования деталей, получаемых в результате плазменной резки, помимо технических параметров настройки станка, моделируется траектория движения режущего элемента. Для этого применяются специальные программы — AutoCAD, CorelDraw, SolidCam, SolidWork и другие, в зависимости от компании-производителя оборудования. Загружаемый в блок управления чертеж соответствующим образом кодируется и превращается в пошаговую последовательность действий станка. Участие оператора в изготовлении деталей минимально.

Применение лазерной резки

Лазерная резка применяется на металлообрабатывающем производстве для следующих целей:

• изготовление металлоконструкций;
• раскрой металлопроката — в том числе черного, цветного и тугоплавкого;
• художественная обработка деталей.

Плазменную резку широко используют в авиастроении, машиностроении, судостроении и капитальном строительстве. В последнем — для изготовления элементов дизайна, лестниц, ограждений. Технология также находит применение в переработке чугунного лома (измельчение).