Апарати для плазмового різання металу - види, експлуатація обладнання + Відео

1. 1 Яке обладнання використовується для плазмової обробки?
2. 2 Що являє собою стандартний плазмовий різак?
3. 3 В якому вигляді виготовляються катоди для плазмотронів?
4. 4 плазмореза з двома соплами і з газожидкостной стабілізацією дуги
5. 5 Особливості конструкції і використання ручних плазмореза
6. 6 Невеликий огляд популярних агрегатів для плазмового різання і зварювання

Сучасні апарати для плазмового різання дають можливість виконувати розрізання будь-яких виробів з металу, використовуючи для цих цілей метод термічного впливу на них.

1 Яке обладнання використовується для плазмової обробки?

Під різкою потоком плазми розуміють операцію нагрівання локальної ділянки сталевий або металевої заготовки. Такий процес ведеться цілеспрямовано за допомогою плазмового різака, званого інакше плазморезом. Можливість розрізання металу забезпечується наявністю на ньому плазмотрона - насадки особливого виду, оснащеної спеціальним електродом (стрижнем для зварювання).

У плазмотрон направляється повітря в стислому стані або інший плазмообразующий газ, апарат включають, в ньому утворюється струм, необхідний для проведення зварювання або розрізання матеріалів. Цей струм нагріває стрижень. Після чого здійснюється розпал дуги, яка перетворює газ в високотемпературний (аж до 30 тисяч градусів) плазмовий потік. Саме він і дозволяє практично миттєво розрізати заготовку за допомогою апаратів для плазмового різання.

пропонуємо Вам ознайомитися

Все обладнання для плазмового різання металу можна віднести до одного з трьох видів: апарати; установки; машини. Апарати використовуються для ручної обробки матеріалу, а установки і машини - для автоматичного різання і зварювання. Тому останні із зазначених зазвичай застосовуються на промислових підприємствах, де потрібна висока потужність і продуктивність обладнання. При цьому і ручні, і автоматичні плазморізи забезпечують ідентичні переваги різання металевих деталей.

Вони гарантують:

• відмінну ефективність виконання операції;
• можливість розрізання практично будь-яких металів, включаючи мідь, нержавіючу сталь, алюміній;
• бездоганну якість зрізу, виражене у відсутності облоя і напливів, явища викривлення, а також в малій ширині виходить шва.

Розрізані плазмотроном заготовки можна згодом з'єднувати по будь-якої технології зварювання, не виконуючи проміжну підготовку їх відрізаних кромок.

2 Що являє собою стандартний плазмовий різак?

Такий різак (пальник для різання, плазмотрон) під'єднується до джерела струму і виконує важливу функцію, яка полягає у формуванні необхідного для виконання запланованої операції плазмового потоку. Будь-яка сучасна плазмова пальник складається з наступних компонентів:

• сопло (в ньому відбувається утворення плазмового струменя або дуги);
• електрод з власником;
• системи постачання агрегату водою і газом;
• спеціальний ізолюючий елемент, який відокремлює один від одного сопловий і електродний вузол;
• камера (дугова) для створення плазми, необхідної для зварювання та різання.

Ріжуча дуга в апаратах для плазмового різання, як було сказано, створюється соплом. Його розміри і форма встановлюють робочі властивості і параметри потоку. Час експлуатації установки залежить від збереження розмірів і форми соплового каналу. При збільшенні його довжини і зменшення перетину ріжучі можливості установки, концентрація енергії і швидкість плазмового потоку підвищуються.

Сопла зазвичай роблять з чистої міді. Теплопровідність міді дуже висока, тому сопло з неї функціонує довго і надійно в умовах найсильніших теплових напружень. При виборі витрати газу і сили струму для різання звертають увагу на протяжність і перетин сопла. А охолоджують даний елемент плазмотрона водою (допускається використовувати газове охолодження сопла, але тільки тоді, коли застосовується дуга малої потужності).

Деякі сучасні плазморізи розташовують особливим вузлом завихрення. Він дає можливість направляти в дугову камеру плазмообразующий склад по тангенціальною (інакше кажучи - вихровий) схемою. У камері відбувається стиснення робочої струменя (дивіться відео процесу), а потім і її ефективна стабілізація.

Описувані нами пальника поділяють на чотири типи:

• зі стабілізацією дуги по газожидкостной методикою;
• призначені для окислювальних газів;
• використовувані з відновними та інертними газами;
• двопоточні (дозволяють працювати з усіма газами).

На виробничих об'єктах, а також для вирішення побутових завдань найчастіше використовуються пальники для відновлювальних (водень і азот) і нейтральних газів (гелій і аргон). Влаштовані подібні апарати для плазмового різання таким чином: дугового відсік формується катодним і сопловим вузлом (вони є ізольованими).

В одному з кінців відсіку розташовується катод (електрод) для зварювання, виготовлений з вольфраму. Його в обов'язковому порядку стабілізують за допомогою тих чи інших спеціальних добавок - в основному застосовуються оксиди торію, ітрію і лантану. Зазначені сполуки збільшують показники стійкості стержня проти його реакції з повітрям і киснем - подібна взаємодія спостерігається при підвищених температурах зварювання і різання металів.

3 В якому вигляді виготовляються катоди для плазмотронів?

Вольфрамові електроди, принцип використання яких ви можете подивитися на відео процесу розрізання металевих заготовок, в більшості випадків роблять у вигляді:

• вставок циліндричної форми довжиною не більше 6 мм і діаметром до 3 мм;
• стрижнів довжиною від 5 до 15 сантиметрів і перетином не більше 6 мм.

Ми радимо подивитися на нашому сайті відео того, як експлуатуються апарати для плазмового різання, забезпечені стрижневим електродом з стабілізованого вольфраму. Це дозволить вам помітити, що катод в плазмотронах фіксується в Цанга або затискачах, причому в даному випадку подача робочого середовища здійснюється співвісно до стрижня.

Також на відео добре видно робочу ділянку катода, який завжди виконується трохи загостреним. Це робиться для того, щоб пляма дуги було надійно зафіксовано, а сама дуга при цьому мала при малому напрузі велику протяжність. Без таких особливостей дуги неможливо провести розрізання заготовок великої товщини, та й сам процес ручного різання плазмотроном при інших характеристиках плями буде утруднений.

В останні роки активно стали використовуватися і катоди-вставки гільзового типу. Їх гільзи роблять з металу з хорошими теплопровідні властивості (наприклад, з міді), а саму вставку, яка поміщається в гільзовий канал, з гафнію або цирконію (матеріалів, що відносяться до групи тугоплавких). Кінець такого катода виконують плоским, а хвостову частину гільзи активно охолоджують звичайною водою або повітрям. Охолодження, в принципі, є необов'язковим, але воно істотно підвищує час роботи катода-вставки.

Особливість описуваного елементу полягає в тому, що газовий закручений потік ефективно стабілізує дугу, закріплюючи її активну пляма в центрі катода. Будь-який тип апарату для плазмового різання, що функціонує на стислому повітрі, використовує саме подібні пристосування, звані пленкозащітнимі катодами, так як вони прекрасно захищають від випаровування розплав чистого металу за рахунок створення нитридной і оксидної вогнетривкої плівки.

Додамо, що для робіт в окислювальних середовищах в деяких випадках застосовуються мідні циліндричні катоди пустотілого типу. Вони вимагають активного водного охолодження. Дані катоди не руйнуються за рахунок використання вихрового принципу стабілізації дуги для зварювання та різання. Він створюється спеціальним завіхрітельним механізмом плазмового різака.

4 плазмореза з двома соплами і з газожидкостной стабілізацією дуги

Агрегати для плазмового різання з двома соплами називають двопоточні. У них є два сопла - захисне (зовнішнє) і внутрішнє. Принцип їх роботи зрозумілий з відео - в сопла подається газ (у внутрішнє - первинний, в захисне - вторинний), який для кожного сопла може характеризуватися різною витратою, призначенням і складом.

Розглянуті плазморізи оснащуються як плівковими, так і стрижневими катодами. Якщо застосовуються другі, їх захист забезпечується надходять у внутрішнє сопло аргоном або азотом. А ось кисень або повітря, які подаються в зовнішнє сопло, виконують функцію окислювальному робочої суміші. При такій схемі (дивіться відео) за стабілізацію дуги відповідає газ-окислювач, а в плазму перетворюється майже весь захисний газ. При використанні плівкових катодів вдається досягти підвищеного вмісту кисню в струмені плазми.

Апарати для плазмового різання, в яких принцип стабілізації дуги є газорідинним, описуються таким же будовою, як і інші плазмотрони. Єдине їх конструктивна відмінність полягає в наявності комплексу каналів в сопловому вузлі. Ці канали необхідні для забезпечення дугового стисненого стовпа водою. Її обсяг повинен бути таким, щоб рідина випаровувалася при різанні повністю.

Якщо дуга стабілізується за допомогою газорідинних двофазних потоків, вона характеризується великим ріжучим потенціалом (так як в стовпі відзначається підвищена концентрація енергії). При цьому металеві кромки при різанні такий дугою мало насичуються азотом, а охолодження сопла є набагато якіснішим, ніж при повітряно-плазмового обробці.

5 Особливості конструкції і використання ручних плазмореза

У комплект апаратів для плазмового різання входить джерело живлення і безпосередньо плазмовий різак. Подача газу, необхідного для формування робочого полум'я, здійснюється від балона, компресора, інтегрованого в агрегат, а також від газової магістралі.

Залежно від застосовуваного джерела живлення цікавить нас обладнання ділять на інверторні апарати плазмового різання і на трансформаторні. Більш потужними, як правило, є трансформаторні джерела (по аналогії з тими, які використовуються для плазмового зварювання). Але їх габарити і маса найчастіше досить великі, тому використовувати їх не завжди зручно, якщо мова йде про ручному різанні або зварюванні. Трансформатори розумніше експлуатувати при механізованих операціях.

Інверторні джерела за своїми параметрами і вазі набагато менше трансформаторних. Вони споживають порівняно мало енергії. Недоліком інверторів вважається те, що вони підходять для різання (зварювання) виробів з малими товщинами. Пов'язано це з обмеженнями їх максимальної потужності. Дуже важко знайти інвертор, який міг би видавати більше 100 ампер струму (переважна більшість подібних апаратів для плазмового різання забезпечують струм на рівні 70-80 ампер).

Сучасні агрегати плазмового різання користуються популярністю завдяки тому, що вони при скачках напруги гарантують стабільність струму. Досягається це за рахунок реалізації в них особливого зовнішнього вертикального або крутопадающими вольт-амперного параметра, який утворюється при експлуатації спеціальних тиристорних керуючих схем і насичують дроселів. Дані елементи здатні функціонувати в ланцюгах з трьома фазами, що обумовлює необхідність застосування випрямлячів.

Майже всі сучасні живлять джерела для різання металів плазмовим потоком використовують прямий по полярності постійний струм. Саме він гарантує максимально можливий коефіцієнт корисної дії описуваних установок. Змінний струм рекомендується застосовувати тільки в тих ситуаціях, коли потрібно обробка сплавів алюмінію або виробів з чистого алюмінію.

6 Невеликий огляд популярних агрегатів для плазмового різання і зварювання

Вітчизняний ринок пропонує досить широкий асортимент подібного обладнання. На ньому є хороший вибір агрегатів російських виробників, а також продукція зарубіжних брендів.

При виборі апарату потрібно ретельно вивчити всі технічні характеристики і особливості запропонованих плазмореза. Якщо в інтернеті є їх відео-огляди, має сенс подивитися такі матеріали, щоб заздалегідь оцінити всі можливості обладнання. Ми не будемо розміщувати подібні відео-інструкції, але зате коротко розповімо про затребуваних апаратах для плазмового різання.

Почнемо огляд з агрегату ПЛАЗАРИУМ S-3, який можна використовувати для плазмового зварювання, пайки і різання. Він характеризується наступними перевагами:

• інноваційними електричними схемами, здатними нівелювати нестабільні показники напруги і потужності;
• компактними розмірами;
• адаптацією в автоматичному режимі до напруги на вході в інтервалі від 100 до 250 В;
• надійним вольт-амперних параметром, що гарантує стабільне функціонування плазмореза і простоту його запуску;
• сучасної инверторной архітектурою;
• можливістю підключення агрегату до дизельних і бензинових станцій і навіть до автомобільної бортової мережі (в останньому випадку необхідно придбати спеціальний перетворювач потужністю понад 3,5 кіловат).

За рахунок усіх зазначених достоїнств ПЛАЗАРИУМ S-3 годиться для використання і в стаціонарних, і в польових умовах. Не меншою популярністю користуються і різні моделі інверторних плазмових установок під маркою ESAB серії PowerCut (650, 875, 1500) і OrigoCut 35i. З їх допомогою можна розрізати листи і вироби з алюмінію, вуглецевої і нержавіючої сталі , Багатьох інших металів.

Тривалість безперервного включення даних установок варіюється в межах 27-100 відсотків (все залежить від обраної сили струму). Вони можуть без проблем розрізати алюміній і вуглецеві стали товщиною 1-4 мм, "нержавійку" від 0,6 до 2,9 см. Мінімальний робочий струм відзначається у апарату OrigoCut 35i (35 А), максимальний - у PowerCut 1500 (90 А).

Також кілька слів скажемо про інверторному обладнанні інших виробників:

• Powermax від компанії Hypertherm. Широка лінійка плазмореза з азотом або повітрям в якості плазмообразующих газів. В асортименті є апарати для машинної різання і кілька видів ручних різаків, які мають непогані технічні характеристики. При ручній обробці матеріалів допускається розрізати матеріали товщиною до 10 міліметрів.
• BRIMA LGK. Агрегат для ефективної обробки "нержавійки" та інших металів товщиною не більше трьох сантиметрів. Він відрізняється постійним струмом при виконанні операції і надійним управлінням зі зворотним зв'язком.
• Energocut і АПР від підприємства Енерготехніка. Відомі агрегати, які використовуються на багатьох російських виробництвах. З ними працюють і в побутових умовах (серія "АПР"), підключаючи обладнання до 220-вольтової мережі.