Технология плазменной резки

Концепция технологии

В результате фундаментальных и прикладных исследований технология плазменной резки нашла практические решения для всех вопросов обработки металлопроката (ожидаемое качество заготовки, возможность раскроя всех видов металла  и широкого диапазона их толщин, избежание дополнительной механической обработки, уменьшение отхода, комплексная автоматизация управления, безопасность при эксплуатации, поддержка экологического баланса природы и т.д.) и определила свое значимое место в этой области. Ссылаясь на терминологию научных исследователей, технология плазменной резки трактуется как метод, способ или высокая технология термического раскроя металлического проката посредством  воздушно-плазменной дуги,  образующейся  в результате ионизации электрического квазинейтрального газа.

Идея технологии заключается в подаче из плазматрона концентрированной струи плазмы в форме электрической дуги, фокус которой интенсивно направлен  на заданную линию деления металла.

Технология плазменного раскроя металла нашла свое применение в широком спектре видов промышленности, что доказывает ее приоритетность и оптимальность среди ряда других способов термического раскроя металлического проката.

Классическая система процесса плазменного раскроя металлопроката состоит из режущего станка Ванад, источника плазмы, фильтровентиляционного устройства и винтового компрессора. Модули системы взаимодействуют между собой посредством внутренних и внешних коммутаций.

Для работы плазменного газа рабочей дуги применяются следующие газы: кислород (О2), азот (N2),  а также газовые смеси:  воздух (Air), F5 (5% водорода, 95% азота), H5 (50% гелия, 50% аргона), H35 (35% водорода, 65% воздуха). Для создания защитного «экрана» в роли вихревых газов используются  кислород (О2), азот (N2) и  воздух (Air).

Например, анализируя технические данные параметров источников питания Kjellberg и Hypertherm, для качественного реза низкоуглеродистой стали в качестве газа плазмы используется кислород, а в роли защитного газа выступает кислород или воздух. В свою очередь, качественный раскрой нержавеющей стали толщин от 1-10 мм при 45 А и 80А требует  газовую смесь F5 для плазмообразующего газа и азот для защитного.  Для резки алюминия высокого качество толщин от 12-80 мм  следует применить для газа плазмы смесь H35, а для защитного - азот, при этом, раскрой алюминия толщин от 1,5 - 6 м при 45 и 130 А можно использовать воздух для двух составляющих газов.

Приоритеты технологии

Технология плазменной резки характеризуется рядом преимущественных свойств, сопоставляя с кислородной и лазерной.

Плазменная резка применяется для всех типов металла: для высоко- и низколегированных сталей, нержавеющих сталей и цветных металлов. В свою очередь, кислородная технология применяется только для резки низкоуглеродистой стали толщин от 3 мм и отстает по скорости раскроя от плазменной и лазерной.

Лазерная технология актуальна для малых толщинах от 0,5- 3 мм. Она подобна  плазменной технологии по качеству реза, но последняя уступает по скорости. В свою очередь, при кислородной резке  образуется перегрев кромок  разрезаемого металла малых толщин, что приводит к тепловой деформации.

Кислородная технология зарекомендовала себя в области раскроя металла больших толщин. Она охватывает широкий диапазон толщин металла и по эксплуатационным затратам  является очень экономичной.

Эксплуатационные расходы на лазерную технологию ниже, но это не является приоритетом данной технологии. Она находится на стадии развития и эксплуатируется на малых толщинах металла- до 13 мм, в соответствии с эксплуатационными данными источников плазмы Hypertherm.

По сравнению с кислородной технологией, стоимость раскроя плазмой низколегированной стали толщин свыше 35-40 мм намного выше, чем кислородом, при этом, качество и скорость реза одинаковы. В свою очередь, плазменная технология обеспечивает  скорость реза металла малых толщин в разы выше, чем кислородная.

Плазменная технология, как и лазерная, дает возможность производить сложную фигурную вырезку. Раскрой заготовок различных геометрических форм осуществляется с высокой точностью. Кислородная резка создает дополнительную механическую обработку, чего можно избежать в процессе плазменной  и лазерной видов раскроя.

Направления плазменного раскроя

Ссылаясь на классификацию Hypertherm, различают пять видов плазменного раскроя металла:

  • обычная плазменная резка;
  • плазменная резка с использованием двух видов газа;
  • плазменная резка с использованием водной защиты;
  • плазменная резка с использованием  впрыска воды;
  • прецизионная плазменная резка.

Одним из стандартных видов является классический плазменный раскрой, который применяется в ручной резке металла.  Он характеризуется использованием только одного вида газа, который имеет два предназначения: создание плазмы и охлаждение сопла. Обычно применяют воздух или азот.

Плазменный раскрой с использованием одновременно двух газов является одним из популярных видов обработки металлопроката. В данном случае один газ предназначен для образования плазмы, а другой является защитным. Защитный газ служит для защиты зоны раскроя от воздействия внешних факторов, кроме того, позволяет легко удалить расплавленный металл. Главным приоритетом этого вида выступает гибкое использование различных газов и их смесей в соответствии с желаемым качеством резки определенного типа металла и его толщины. Поэтому он является признанным методом среди целевых производителей.

Следующие две технологии основываются на использовании воды вместо защитного газа. Они  применяются только при механизированном раскрое металла. Технология плазменного раскроя с применением воды  обладает рядом преимуществ. Охлаждение сопла вырезаемой детали происходит намного быстрее и эффективнее, чем при использовании газа, например, воздуха.  Кроме того, при раскрое нержавеющей стали наилучшее качество достигается при использовании воды.  А технология с впрыском воды направлена на усиление обжатия дуги. Газ формирует плазму, а вода проходит по контуру завихрения в дугу, что обеспечивает сильное сжатие. Данная технология применяется для резки высокого уровня, а также для широкого диапазона толщин разрезаемого металлического проката.

Последний вид предназначен для высокоточного раскроя металла очень тонких толщин на малых скоростях, что и лежит в основе названия - прецизионный. Особенность этого вида основывается на применение инновационной технологии, запатентованной Hypertherm, направленной на сильное обжатие дуги, что помогает добиться высокой плотности энергии.

Станки Vanad для плазменной резки металла

Станки чешского производителя Vanad создают комплексные условия для соблюдения всех параметров технологии плазменного раскроя металла трубного и листового проката и учитывают даже очень точные технологические особенности производимой резки.

Раскрой металла посредством оборудования Ванад обеспечивает производство деталей с запланированными параметрами и создает все условия для дальнейшей ее обработки детали  для создания ожидаемого продукта на выходе.

На сегодняшний день раскрой металлопроката с помощью станков Ванад для плазменной резки металла является самым удобным и оптимальным. Машины Vanad содействуют оптимизации от малого до масштабного проекта в сфере металлообработке.

вторник, 7 февраля, 2012