Как выбрать плазморез
При необходимости производить сложно профильный раскрой металла – причём не только обычных сталей, но также нержавейки или алюминия – имеющихся газокислородных резаков уже недостаточно. Требуется применение установок плазменной резки, используя которые, можно не только расширить круг задач, но и добиваться лучшего качества поверхности раздела. Но для этого следует правильно выбрать типоразмер плазмореза.
Основы технологии плазменной резки
Процесс основан на использовании мощного и концентрированного источника тепла – струи ионизированного газа (плазмы), температура в столбе которого достигает 10000….150000С. Такое возможно вследствие последовательно протекающих двух процессов:
- Возбуждения дугового разряда;
Сжатия дуги продольно направленной струёй газа.
В результате плотность тепловой мощности в столбе возрастает в десятки раз, а площадь поперечного сечения дуги во столько же раз сжимается. Внутри столба возникают условия для размерного плавления металла. Поток газа (чаще всего – это сжатый воздух, хотя имеются плазменные установки, работающие на азоте) на счёт кинетической энергии потока выдувает расплавленные частицы металла из зоны обработки, обеспечивая качественный рез и отсутствие грата.
Плазменная горелка использует «вихревое кольцо», которое вращает газ вокруг электрода. Газ нагревается в камере между металлом и наконечником горелки, ионизируется и становится токопроводящим. Это приводит к значительному расширению плазменного газа по объёму и давлению. Сужающееся отверстие наконечника горелки сжимает плазму и ускоряет её движение к заготовке (максимально до 5000…6000 м/с).
Высокая концентрация тепла, параметры которой регулируются в широких пределах, позволяет выполнять на плазморезах не только резку, но также прошивку отверстий, выборку поверхности заготовки (строжку), а также ряд других операций. Плазменная резка отличается и другими преимуществами:
Сокращает продолжительность рабочего цикла, поскольку не требуется предварительный нагрев заготовки.
Улучшает качество реза со стороны, противоположной расположению горелки.
Снижает коробление тонколистового металла.
Уменьшает глубину зоны термического влияния.
Характер поверхности заготовки при этом значения не имеет.
Критерии выбора плазмореза
В расчёт, помимо экономических факторов (стоимость установки) принимаются во внимание также:
Требуемая производительность резки: металл какой толщины – номинальной и предельной – предполагается разрезать.
Скорость резки.
Наличие компрессора.
Фазность питающей электросети.
Наличие дополнительных опций, например, возможности механизировать перемещение горелки.
Скорость
При определении скорости плазменной резки обычно отталкиваются от величины 25 мм/мин: именно при такой скорости возможно плавное перемещение горелки и устойчивое разделение металла. При выполнении других операций этот параметр должен быть меньше.
Качество реза – понятие субъективное, но разработчики различают следующие понятия:
Номинальная резка. Применяется к низкоуглеродистым сталям, характеризует собой оптимальное соотношение между скоростью и качеством металла в зоне разделения. Принимается 25 мм/мин;
Высококачественная резка, когда на первое место выдвигается шероховатость полученной поверхности, а не производительность. Принимается 10…15 мм/мин. С такой же интенсивность режут и толстолистовые заготовки;
Скоростная резка. Используется для тонколистового металла, скорость реза достигает 40 мм/мин.
Мощность
Существуют эмпирические зависимости между энергетическими параметрами плазмореза (током и напряжением) и скоростью реза. Например, для сталей эти зависимости таковы:
Толщина исходного металла, мм | Ток, А | Напряжение, В | Оптимальная скорость реза, мм/мин |
10…15 | 55…60 | 200…240 | 30…40 |
25…30 | 55…80 | 200…240 | 15…20 |
Более 30 | 100…120 | 350…630 | 20…25 |
Следует учитывать, что мощность плазмореза расходуется не только на поддержание электрических параметров, но и на затраты привода по подаче сжатого воздуха и стабилизации условий работы трансформатора. Такие затраты увеличиваются, если аппарат работает на длинных, неустойчивых дугах и малых ПВ (менее 60%), когда частые переключения приводят к росту нагрузки на линию.
Скважность процесса
Фактический рабочий цикл (ПВ) представляет собой продолжительность времени, в течение которого плазменный резак может работать без перерыва, прежде чем он должен остыть. При ПВ > 80 машина идеально подходит для длительного реза или толстолистового металла, с одновременным выполнением сопутствующих переходов. Наоборот, если ПВ < 60, то резак окажется к месту при регулярных резах тонких и небольших заготовок.
Важно купить плазменный резак со скважностью, которая будет соответствовать именно конкретным производственным требованиям. Например, установка с малым ПВ быстрее перегревается.
Подача газа
Большинство плазменных резаков используют обычный воздух. Исключение - резка нержавеющей стали, при которой в качестве рабочей среды рекомендуется использовать азот. Известно также, что азот снижает последующее окисление поверхности, поскольку его относительная влажность намного ниже, чем у обычного сжатого воздуха. В этой связи преимущество получают конструкции установок воздушно-плазменной резки, в которых имеется встроенный компрессор.
Для устойчивой работы плазмореза важно не только количество и давление подаваемого воздуха, но и его состав. В средах с высокой концентрацией пыли и частиц металла лучшую надежность обеспечивают установки, в конструкции которых использована технология Wind Tunnel. В этом случае охлаждающий воздух проходит через машину таким образом, что он не воздействует на электронные компоненты, поэтому пыль не оседает на платах и других важных компонентах. Охлаждающий вентилятор работает только при необходимости.
В установках традиционной схемы вентилятор работает постоянно, всасывая любые находящиеся в воздухе частицы. Такие плазморезы необходимо эксплуатировать только в подготовленных помещениях.