Установки для плазменно дуговой резки

Комплект оборудования для плазменно-дуговой резки (рис. 2) состоит из плазмо­трона, устройств для его охлаждения и перемещения по линии реза, пульта упра­вления процессом резки, источников тока и рабочей среды Если при обработке труб, обечаек, днищ и т. п. плазмотрон закрепляют неподвижно, то в ряде слу­чаев предусматривают устройства для рабочего перемещения объекта относи­тельно плазмотрона. Основные параметры комплектов резательного оборудования

J — плазмотрон; 2 -» магис­траль водяного охлажде­ния; 3 — машина (перенос­ная) для перемещения плаз­мотрона по линии реза; 4 — блок и пульт управления процессом резки и транспор­тирующей машиной; 5 —

10. Основные параметры комплектов резательного оборудования

Гипоразмер по ГОСТ 12221 —7]

Напря­жение холосто­го хода, В

* Продолжительность цикла 10 мин.

регламентированы ГОСТ 12221—71 (табл. 10). Аппараты для резки металла ма­лой толщины (до 10 мм, ток до 100 А) часто называют микроплазменными.

По способу транспортировки плазмотрона различают машинные и ручные режущие устройства. Управление машинными устройствами может быть автома­тическим или полуавтоматическим. В автоматических вручную осуществляют практически только запуск процесса; в полуавтоматических наряду с автомати­ческим циклом подачи газов, напряжения и тока часть операций выполняют вруч­ную. В ручных устройствах рабочими операциями управляют вручную или при­меняют полуавтоматическое управление.

ГОСТ 12-2.007.8—75 устанавливает напряжение холостого хода источников тока для плазменной резки: не более 500 В для автоматических устройств, 300 В для полуавтоматических устройств и 180 В для устройств ручной резки.

Важнейшим элементом комплекта является режущий плазмотрон (плазмен­ный резак). Режущие дуги питают постоянным током прямой полярности. Кон­структивная схема плазмотрона и оформление его элементов зависят от рабочей среды, способа ее подачи в дуговую камеру, зажигания дуги и системы охлажде­ния. Различают плазмотроны: для химически неактивных (нейтральных) газов, для окислительных газов, двухпоточные — для окислительных и нейтральных сред и с газожидкостной стабилизацией. Плазмотроны со стабилизацией дуги водой получили ограниченное применение.

Простейшее устройство имеют нейтрально-газовые плазмотроны (рис. 3). Изолированные катодный и сопловой узлы образуют дуговую камеру сформирую­щим каналом. В торцовой части камеры установлен катод из вольфрама, стаби­лизированный окислами тория, иттрия, лантана или другими примесями, повы­шающими эмиссионные свойства и стойкость вольфрама против взаимодействия при высоких температурах с кислородом и другими активными газами. Износ катода проходит под действием теплоты, выделяющейся в катодной области дуги.

Вольфрамовые катоды изготовляют в виде стержней диаметром 3—6 и дли­ной 50—150 мм или коротких цилиндрических вставок диаметром 2—3 и длиной 5—6 мм. В плазмотронах со стержневым вольфрамом, закрепляемым в цангах или зажимах, рабочую среду обычно подают соосно катоду. Для фиксации катодного пятна дуги рабочему участку катодного стержня придают заостренную форму. Соосная (аксиальная) подача газа позволяет при меньшем рабочем напряжении растянуть дугу на большую длину, что важно для ручной резки и для резки ме­талла большой толщины.

В машинных плазмотронах для резки металла средней толщины (рис. 3,6) предпочитают использовать гильзовые катоды: Вставку из тугоплавкого мате-

Рис. 3. Режущие плазмотроны (плазменные резаки):

а — нейтрально-газовый с осевой стабилизацией дуги; б — машинный с вихревой ста» билизацией для резки металла средней толщины; в — двухпоточный, генерирующий плазму защитного газа; г — двухпоточный, генерирующий окислительную плазму: 1 — нейтральный (защитный) газ; 2 — окислительный газ (кислород, сжатый воздух); S — нетоковедущий корпус плазмотрона; 4, 5 — вход и выход охлаждающей воды; 6 —« катодный узел; 7 — формирующий наконечник (сопловой узел); 8 — стержневой воль­фрамовый катод; 9—гильзовый (вольфрамовый или пленочный) катод; 10 — катододержа — тель вставки гильзового катода; 11 — завихритель; 12 — внутреннее сопло защитного газа риала запрессовывают в канал гильзы-катододержателя из меди или другого теплопроводного металла. Хвостовик гильзы интенсивно охлаждают водой или воздухом. Это улучшает условия охлаждения катода и увеличивает срок службы катодной вставки. Гильзовые катоды обычно имеют плоский торец. При этом дугу стабилизируют закрученным потоком газа. Вихрь фиксирует катодную об­ласть дуги в центре торца вставки. Активное пятно изнашивает вставку, образуя постепенно углубляющуюся полость. Ее диаметр и глубина зависят от интенсив­ности ввода теплоты в катод и теплопередачи охлаждающей среде.

Гильзовые катоды широко применяют в плазмотронах, использующих в ка­честве рабочей среды сжатый воздух. При этом катодные вставки из тугоплавких металлов (циркония или гафния) при высоких температурах образуют еще более тугоплавкие и стабильные окислы (табл. 11). Такие катоды называют пленкоза-

11. Характеристика материалов, используемых для катодных вставок

Металлы, окислы и нитриды

Коэффи­циент теплопро­водности, Вт/(см — °С)

Удель­ное со­против­ление, Ом • см

Работа выхода электро­нов, эВ

Двуокись циркония Нитрид циркония Гафний Окись гафния Нитрид гафния

1,97 0,167 0,02 * 0,1 0,223 0,016 0,1 *

1 • і о-* 32,4-10-* 6-10-2 1-ю-*

Примечание. Коэффициенты теплопроводности и удельные сопро­тивления приведены для температуры 20° С, за исключением отмеченных зна­ком *, которые определены для 730° С.

щитными или пленочными. При их работе в основании дуги образуется слой рас­плава, содержащего окислы и нитриды катодного материала. Высокая эмиссион­ная способность и низкое электрическое сопротивление этих соединений при высо­ких температурах обусловливают существование катодного пятна, Регулярный износ катодных вставок происходит в результате испарения окисно-нитридного расплава. Наряду с ним большое значение имеет разовый износ вставки при зажи­гании дуги.

Читайте также:  Разъём на прицеп распиновка

Плазмотроны с пленочными катодами используют также для резки дугой, стабилизированной кислородом. Стойкость катодов при этом несколько умень­шается.

Для тангенциальной подачи рабочей среды в дуговую камеру вихревых плаз­мотронов предусматривают завихрительные устройства. В простейшем случае плазмообразующий газ подают в дуговую камеру по каналам, выведенным по ка­сательной к ее стенкам. Эффективны завихрительные шайбы, изготовляемые из жаростойкой керамики и располагаемые непосредственно под рабочим торцом катода. Недостатком таких устройств является невысокая прочность керамики. Рациональная конструкция завихрителя, выполненного в виде резьбы на наружной поверхности катододержателя, плотно устанавливаемого в гнезде корпуса плаз­мотрона.

Для резки в кислородсодержащих средах используют также плазмотроны С пустотелым цилиндрическим (втулочным) катодом из меди. Такой катод интен­сивно охлаждают водой. Плазмотрон снабжают системой вихревой стабилизации дуги. Под действием вихря катодное пятно быстро движется по внутренней по­верхности втулочного катода, не разрушая его.

В двухпоточных плазмотронах в качестве рабочего газа используют воздух или кислород. Катодом служит вольфрам, который защищают от окисления, обду­вая его нейтральным газом (азотом или аргоном). G этой целью дуговую камеру снабжают двумя соосными соплами. Во внутреннее подают небольшое количество нейтрального газа, в наружное — рабочий газ. Рабочая часть катода может быть размещена в полости под внутренним соплом (рис. 3, в) или между внутренним и наружным соплом (рис. 3, г). В первом случае в плазму превращается преимуще­ственно защитный газ, а рабочий служит в основном для стабилизации дуги. По второй схеме возможно получить поток плазмы с высоким содержанием кисло­рода.

В последнее время нередко применяют плазмотроны с газожидкостной ста­билизацией дуги. Как правило, они имеют формирующую систему, аналогичную нейтрально-газовым, активно-газовым или двухпоточным плазмотронам. Однако сопловой узел снабжают системой каналов, по которым в сжатый столб режущей дуги подают воду. Для стабилизации дуги применяют также двухфазные газожид­костные потоки, вводя их преимущественно по схеме двухпоточного плазмотрона. Количество воды, стабилизирующей дугу, устанавливают таким, чтобы вода пол­ностью испарялась. При газожидкостной стабилизации повышается концентра­ция энергии в столбе дуги и улучшаются ее режущие свойства. При резке дугой с водовоздушной стабилизацией наблюдается меньшее насыщение стальных кро­мок азотом, чем при воздушноплазменной резке. В плазмотронах с подачей жид­кости в формирующее сопло улучшаются условия его охлаждения и т. д.

Наряду с системами газожидкостной стабилизации дуги применяют плазмо­троны с водяной завесой и с газожидкостной системой охлаждения. В плазмотро­нах с водяной завесой систему водяных каналов предназначают для формирования водяной оболочки вокруг столба дуги. Вода охлаждает кромки разрезаемого металла, что сводит к минимуму зону термического влияния. Уменьшается уровень шума, излучения и выделения аэрозолей при резке.

Наконечник плазмотрона предназначен для формирования режущей душ. Форма и размеры его соплового канала обусловливают свойства и параметры дуги. С уменьшением диаметра и увеличением длины возрастают скорость потока плазмы, концентрация энергии в дуге, ее напряжение и режущая способность. Сохранение формы и размеров сопла определяют срок его службы. Сопло —

Рис. 4. Циклограмма плазменной резки (уп­рощенная):

U *=• напряжение; I ток; ВЧ — ток высокого напряжения высокой ча­стоты; В — расход плаз­мообразующего газа (в данном случае сжа­того воздуха). I тт по­дача напряжения и газа; II — зажигание вспомо­гательной дуги; III — возбуждение промежу­точной дуги; IV — рез­ка; V — холостой пере­ход; VI — отключение напряжения и рабочего газа

наиболее теплонапряженный элемент плазмотрона. Чтобы при стабилизации мощных дуг с температурой плазмы 10—20 тыс °С и скоростью, превышающей скорость звука, между стенками канала и потоком плазмы в столбе дуги существо­вал слой относительно холодного газа, ток и расход газа выбирают в соответствии С диаметром и длиной сопла. Наилучишм материалом для изготовления сопел служит медь высокой чистоты. Для охлаждения сопел используют систему водя-

12, Іехническая характеристика промышленных аппаратов для плазменио-дуговой резки

Ручные и производственные установки плазменной резки работают по принципу создания дуги, возникающей в результате короткого замыкания. Чему служит причиной высокочастотный импульс, проходящий между форсункой и металлической поверхностью. Плазменную дугу могут создавать:

      1. кислород – его используют при резке чёрных металлов;
      2. азот применяется для резки нержавеющей стали, цветных сплавов;
      3. водно-спиртовой раствор, преобразуемый плазматроном – универсален;
      4. воздушно-плазменные режуще-сварочные установки так же имеют широкий спектр применения.

      Установки для плазменно дуговой резки

      Плазменные установки, используемые для художественной резки, оснащаются ЧПУ. Станок, управляемый компьютером, даёт точнейшее воспроизведение рисунка. Ручное оборудование для плазменной сварки используется и для резки. Для этого в аппаратах меняются сопла, частотность разряда, а в аппарате, работающем на жидкостной основе, изменяется состав смеси.

      Эти два метода использования плазмы широко применяются, но есть ещё одно назначение плазменных установок – наплавка.

      Что даёт наплавка и где она применяется

            1. В производстве окон наплавка даёт надёжную защиту рам при воздействии на них высоких температур.
            2. Для запорной арматуры наплавка является защитным слоем от коррозии и быстрого износа деталей, которые по своему назначению применяются в агрегатах, работающих при повышенных нагрузках.
            3. Применяется наплавка и при ремонте автомобильного транспорта. Этот способ обработки стальной детали позволяет продлить срок её службы.

            Чаще всего наплавка производится при помощи аргона или гелия. Именно эти два газа дают более стабильные и ровные результаты. Есть два варианта использования плазмы для наплавки:

                1. Порошок захватывается струёй газа и таким способом попадает на деталь.
                2. Наплавка проводится присадочным материалом, вводимым в струю плазмы в виде ленты, проволоки или тонкого металлического прутка.
                Читайте также:  Как закончить вуз экстерном

                Принцип работы

                Ионизация газов происходит под тепловым воздействием или посредством электрического тока. Существует дуговая ионизация. В этом случае газ, пропускаемый через канал, получает дуговой электрический разряд. Под влиянием высокой температуры плазменной дуги происходит ионизация газов. Благодаря строгой направленности дугового разряда, плазменная струя имеет строгие очертания. Вольфрамовый электрод плазматрона является катодом плазменной установки.

                Установки для плазменно дуговой резки

                Принцип работы установки плазменной резки

                Установка воздушно-плазменной резки

                Одним из видов резки, сварки и наплавки металлов является воздушно-плазменный способ образования дуги. Обработка металлов с использованием таких аппаратов отличается тем, что принцип работы заключается в плавлении обрабатываемого материала. Нагревание газов до очень высоких температур приводит к их ионизации. Подаваемый под давлением ионизирующийся газ плавит металл. Регулировка частоты разряда и давления подачи воздуха, так же как и диаметр отверстия сопла, влияют на режим работы установки (резка или сварка).

                Установки для плазменно дуговой резки

                Метод воздушно-плазменной обработки более эффективен по сравнению с газосваркой. Особенность состоит в том, что при направленном воздействии пламени, на место обработки, происходит плавление металла. Скорость резки выше, чем газом, в результате этого не происходит тепловой деформации металла. Нет ни окалин, ни заусенцев.

                Удобна воздушно-плазменная установка для выполнения художественной резьбы. Каждый элемент, по причине отсутствия дополнительной обработки, получится ровным, не хуже, чем из-под резца искусного чеканщика. С той лишь разницей, что воздушно-плазменная резка, даже при выполнении работ ручным плазматроном займёт времени и сил значительно меньше.

                Воздушно-плазменная резка используется не только в обработке металлов. Таким способом можно вести резку любого тугоплавкого диэлектрического материала.

                Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

                Вся статья написана на бытовом языке, без сложных технических терминов, и поэтому она доступна для понимания любому заинтересованному посетителю, в том числе, не связанному с металлообработкой.

                Установки для плазменно дуговой резкиСодержание:

                1. Технология плазменной резки

                1.1 Принцип работы плазменной резки

                Начнем мы с краткой расшифровки такого слова «плазма». Итак…

                Установки для плазменно дуговой резки

                Много непонятных слов? Не страшно! Это определение нужно только для понимания сути – нагреваем газ примерно до 10000 о С, создаем давление и ионизацию – получаем плазму. Далее переходим к определению плазменной резки.

                Установки для плазменно дуговой резки

                Итак, сейчас, я думаю, у Вас должно уже появиться представление, относительно того, что есть плазменная резка. Если нет, то предлагаю Вам посмотреть материал, в котором подробно все рассказывается.

                1.2 Газы, используемые в плазменной резке

                Теперь давайте остановимся поподробнее на газах, используемых в плазменной резке.

                Воздушно-плазменная резка

                В данном случае, в качестве плазмообразующего газа используется воздух. Это, пожалуй, самый дешевый вариант плазменного раскроя. Воздух подходит для резки почти всех видов металлов: чёрная сталь, нержавейка, медь, латунь и др. Воздух дает средние показатели относительно качества и скорости раскроя и подходит для большинства пользователей плазменной резки. Подробнее об этой резки можно почитать здесь.

                Кислородная плазменная резка

                Кислород используется в более профессиональных системах плазменной резки, где необходимо получить наилучшее качество и наибольшую скорость раскроя. Говоря о качестве, мы имеем ввиду перпендикулярность реза и минимальное количество шлака (облоя) с нижней стороны вырезаемой детали.

                Плазменная резка с использованием защитных газов

                Данная технология используется в передовых профессиональных системах плазменного раскроя. Комплексы такого оборудования стоят от 5 до 12 млн. рублей. В качестве режущего газа могут быть использованы: Кислород (О2), Азот (N2), Аргон (Ar) и воздух. Эти же газы могут использоваться как защитные, в определенных пропорциях. Использование защитных газов позволяет приблизить плазменную резку толстых заготовок (до 50 мм) к качеству лазерной.

                Наиболее часто используемые показатели плазменной резки:

                Толщина разрезаемого металла0,5-70 ммЗависит от тока резки
                Толщина плазменной струи0,5-2 ммЗависит от толщины металла
                Скорость плазменной резки250-10000 мм/минЗависит от тока резки и толщины металла
                Давление газа5-12 АтмЗависит от мощности источника плазмы
                Ток плазменной резки20-800 AЗависит от толщины металла

                1.3 Раскрой разных видов металлов

                Плазменная резка подходит для раскроя почти всех металлов, но в отдельности для каждого вида металла существуют свои особенности. Рассмотрим наиболее востребованные металлы.

                Плазменная резка стали

                Существует много видов стали, мы не будем углубляться в марки и состав. Основное значение для плазменного раскроя имеет содержание в стали углерода – именно этот параметр определяет качество, которого получится добиться при плазменной резке.

                Низкоуглеродистая сталь наиболее подходит для плазменного раскроя. Именно на неё ориентируются все производители источников плазмы создавая карты резки и табличные значения тока и скорости раскроя для разных толщин стали.

                Высокоуглеродистая сталь (в том числе оцинкованная сталь) так же поддается плазменной резке, но тут для получения качественного реза нужна будет тонкая настройка оборудования и эксперименты с режимами раскроя.

                Легированные стали так же можно резать плазмой (наиболее известная — нержавеющая сталь). Поскольку легированные стали используются в промышленности гораздо реже, табличных показателей для их раскроя производители аппаратов плазмы не предоставляют. Но по опыту, можем сказать, что показатели отличаются от раскроя низкоуглеродистой стали, в ту или иную сторону, в пределах 20%. Высоколегированную толстостенную сталь рекомендуют резать не воздухом, а смесью газов: азота, аргона и в некоторых случаях водорода, дабы не повредить её структуру вокруг реза.

                Плазменная резка цветных металлов

                Установки для плазменно дуговой резки

                При раскрое цветных металлов, таких как: алюминий, медь, титан, для получения качественного реза используют так же смесь газов: азота, аргона и водорода. Это связано с высокой стоимостью цветных металлов – не стабильный раскрой может привести к существенным денежным потерям в виде испорченных заготовок. Воздухом резать данные материалы тоже возможно, но как правило, в небольших объемах и со средним качеством кромки.

                Читайте также:  Как правильно выбрать стиральную машину автомат

                2. Ручная плазменно-дуговая резка металлов

                Установки для плазменно дуговой резкиРучная плазменная резка производится при помощи портативных (мобильных) аппаратов плазменной резки, состоящих из:

                1. Основного аппарата, содержащего трансформатор и выпрямительную подстанцию.
                2. Силового кабеля питания.
                3. Шлангопакета, идущего от аппарата до плазменного пистолета. Шлангопакет содержит воздушный шланг и силовой кабель.
                4. Плазматрона (плазменного пистолета) – в нём происходит формирование плазмы.

                Существует два основных способа ручного плазменного раскроя:

                1. Косвенная резка плазменной струей. Данный метод используют в основном для резки не
                  металлических материалов. Электрическая дуга, формирующая плазму, в этом случае загорается между электродом и соплом плазматрона. Разрезаемый материал в формировании плазмы не учувствует, а резка осуществляется вырывающейся из резака плазменной струей.
                2. Прямая плазменно-дуговая резка. Это как раз наш случай, так как данный метод используется для резки металлов. Он используется как в ручной, так и в механизированной плазменной резке. Электрическая дуга загорается между электродом и разрезаемым металлом и совмещаясь со скоростным потоком воздуха образует плазму. Получаемая плазменная струя обладает такой мощностью, что буквально испаряет металл в процессе резки.

                Ручная плазменно-дуговая резка на столько хорошо себя зарекомендовала, что применяется сейчас почти на всех предприятиях, имеющих цех металлообработки. Большое количество частников предлагают выездные услуги плазменной резки, т.к. ручные аппараты очень мобильны, их можно переносить в руках или на плечевом ремне.

                Основные преимущества ручных плазменных аппаратов:

                Установки для плазменно дуговой резки

                1. Мобильность, портативность (ручные аппараты малой и средней мощности весят от 10 до 25 кг).
                2. Доступность использования (работают от 220 V, сила тока зависит от мощности аппарата).
                3. Универсальность (возможность резки всех видов металлов).
                4. Доступная цена (ручные аппараты плазменной резки российского производства стоят от 15000 до 70000 руб.

                3. Автоматическая плазменная резка

                С появлением ручной плазменной резки данную технологию начали использовать совместно со станками с ЧПУ (числовое программное управление). Использование станков ЧПУ совместно с плазменным резаком позволяет производить раскрой листового металла, круглых и профильных труб с высокой точностью (±0,25-0,35 мм) и скоростью (до 7 м/мин).

                Установки для плазменно дуговой резки

                Наиболее распространена автоматическая плазменная резка листового металла. Плазменные аппараты средней мощности режут листовой металл до 30 мм на пробой. Более профессиональные и мощные аппараты могут разрезать листы до 70 мм с высоким качеством.

                Один и тот же аппарат плазменной резки может использоваться как для ручной резки, так и для автоматического раскроя, за исключением плазмотронов, которые разделяются на ручные и механизированные.

                Для раскроя с ЧПУ как правило используются более мощные плазменные аппараты, чем для ручной резки. Наиболее востребованы аппараты мощностью от 65 до 125 А, питание у которых происходит от 380 V.

                Плазменная резка на станке с ЧПУ позволяет резать металл толщиной до 60 мм с высоким качеством.

                4. Применение плазменной резки

                В силу своей универсальности и доступности плазменная резка сегодня применяется почти на всех средних и крупных предприятиях, занимающихся металлообработкой.
                С применением плазменной резки изготавливаются металлоконструкции и изделия: двери, ворота, калитки, заборы, художественные орнаменты, узоры и флюгера, вешалки, отводы вентиляции, сваи и другие металлоизделия.

                Многие предприниматели строят бизнес на плазменной резке, имея у себя оборудование и принимая заказы на раскрой металла.

                5. Преимущества и недостатки плазменной резки

                Чтобы говорить о преимуществах плазменной резки и ее недостатках, нужно определиться с чем мы будем сравнивать. У плазменного раскроя есть три основных конкурента – газо-кислородная резка, лазерная резка и гидроабразивная резка. Каждый из четырех видов раскроя имеет свою специфику применения. Подробное сравнение мы привели в предыдущей статье, рекомендуем Вам с ней ознакомиться.

                Здесь же мы распишем основные преимущества и недостатки плазменной резки с практической точки зрения предприятий, которые ее используют. Итак…

                Преимущества плазменной резки

                • Раскрой металла от 0,5 до 50 мм;
                • Раскрой всех видов металлов (алюминий, медь, титан, нержавейка, сталь и т.д.);
                • Точность плазменной резки 0,25-0,35 мм;
                • Скорость раскроя тонких металлов до 7 м/мин, быстрый пробой металла;
                • Мобильность ручных плазменных аппаратов;
                • Высокая степень готовности деталей (минимальная очистка от шлака).

                Недостатки плазменной резки

                • Относительно высокая стоимость качественных плазменных аппаратов;
                • Высокая стоимость расходных материалов (сопло, электрод, защитный экран);
                • Наличие минимальной конусности реза;

                Вот, в общем-то, все основные моменты, которые нужно знать, если Вы планируете использовать плазменную резку металлов в своих задачах.

                По всем вопросам мы с радостью проконсультируем Вас по телефону 8 (800) 500-33-04!

                Остались вопросы? Задайте их нашим специалистам!

                Отправьте заявку и наш менеджер свяжется с вами в течение 3 минут!

                Установки для плазменно дуговой резки

                © 2008-2019 ООО «ТеплоВентМаш» — производство станков плазменной, газовой и лазерной резки. Права защищены.

                Ваша заявка принята

                Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время!

                Если вы авторизованы в WhatsApp через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

                Если вы авторизованы в Viber через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

                Если вы авторизованы в Telegram через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже