В настоящее время существует несколько разных способов резки металлических изделий. Все методы отличаются друг от друга эффективностью и стоимостью. Но важным фактором является то, что некоторые способы могут использоваться только на промышленном предприятии, в то время как иные также могут применяться и в домашних условиях.
Среди методов, применяющихся в быту, особенно следует подчеркнуть плазменную резку металлов. Ведь, по сути, эффективность данного способа ограничивается тем, насколько опытен мастер и правильно ли была подобрана установка.
Для большего понимания давайте подробнее разберемся с тем, что представляет собой резка металла при помощи плазмы, как она осуществляется, а также в каких сферах она может применяться.
Основы плазменной резки металла
Прежде чем разбираться с основами плазменной резки металлических изделий, необходимо узнать, что такое плазма. Потому как от правильного понимания данного термина и принципов работы с плазматроном напрямую зависит качество конечного результата.
Для успешной резки металлов рабочая струя, состоящая из жидкости и газа и направленная на обрабатываемую поверхность, должна быть доведена до определенных характеристик. К данным характеристикам следует отнести:
- скорость. Рабочая струя подается на поверхность металлического изделия под большим давлением. То есть плазменная резка подразумевает моментальный нагрев металла и его последующий выдув. Следует отметить, что скорость струи может достигать 1.5-4 км за секунду;
- температуру. Так как для создания плазмы необходимо за максимально короткое время разогреть металлическое изделие до 5-30 тысяч градусов Цельсия, то для достижения такого показателя используется электрическая дуга. После того, как воздух достигнет необходимой температуры он ионизируется, поменяет свои свойства и обретет способность проводить электрический ток. В процессе плазменной резки также могут использоваться системы для нагнетания воздушного потока и специальные осушители для удаления излишков влаги;
- наличие электроцепи. Сразу следует отметить, что абсолютно все о резке металлов при помощи плазмы можно узнать только на практике. Но все же определенные нюансы нужно учитывать еще перед покупкой установки. На современном рынке представлены плазматроны прямого и косвенного действия. Их основное отличие заключается в том, что первая разновидность устройств может использоваться только с теми материалами, которые могут проводить электрический ток и могут быть включены в электросеть, в то время как для второго вида данный нюанс не имеет абсолютно никакого значения. Именно поэтому использование плазматронов косвенного действия предоставляет возможность осуществлять раскройку металлов и каких-либо иных материалов, не проводящих ток.
Ко всему вышесказанному также следует добавить, что плазменная резка толстых металлических изделий практически никогда не используется. Почему? Все дело в том, что такого рода раскройка достаточно дорогостоящая и малоэффективна.
Как осуществляется резка металлов плазмой?
Основной принцип работы резки металлов при помощи плазмы следует описать следующим образом.
- Во-первых, компрессор подает на горелку плазматрона воздух.
- Во-вторых, благодаря практически моментальному нагреву воздушного потока при помощи электрического тока он начинает пропускать сквозь себя электричество и образовывать плазму. В некоторых устройствах вместо воздуха могут использоваться инертные газы.
- В-третьих, резка металлической конструкции при помощи плазмы выполняется за счет моментального узконаправленного нагрева поверхности до определенной температуры и последующего выдувания расплавившегося металла.
- В-четвертых, после того, как все работы по резке были окончены, образуются отходы, которые включают остатки металлического листа, высечку, окалины и остатки расплавленного металла.
Так как для успешной резки при помощи плазмы материал разогревается до жидкого состояния, то толщина металла не должна превышать определенного значения. К примеру, толщина алюминия не должна быть больше 120 мм, меди – более 80 мм, легированной и углеродистой стали более 50 мм, а чугуна – более 90 мм.
Виды плазменной резки металлов
В настоящее время существует два метода обработки металлических изделий, от которых зависят характеристики плазменной резки. Такими способами являются:
- плазменно-дуговая резка. Данный метод идеально подходит для всех разновидностей металлов, которые могут проводить электрический ток. В большинстве случаев плазменно-дуговую резку применяют для промышленного оборудования. Вся суть метода состоит в том, что плазма образуется благодаря дуге, появляющейся между плазматроном и поверхностью обрабатываемого металла;
- плазменно-струйная резка. В этом случае дуга создается непосредственно в самом плазматроне. Благодаря этому плазменно-струйная резка более универсальна и позволяет осуществлять раскройку неметаллических изделий. Главным недостатком данного способа является необходимость регулярной замены электродов.
Следует отметить, что резка металлов при помощи плазмы работает также, как и стандартная дуговая, но в данном случае не используются привычные нам электроды. Но нужно учитывать, что эффективность резки, прежде всего, зависит от толщины обрабатываемого материала.
Скорость и точность процесса плазменной резки металлов
Как и в случае с другими разновидностями термической обработки материалов, при плазменной резке металлов осуществляется оплавление изделия, что отражается на качестве среза. Кроме того, существуют и иные нюансы, характерные для вышеуказанного метода. А именно:
- конусность. В зависимости от производительности установки и от того, насколько опытный мастер выполнял резку, конусность может составлять 3-10 градусов;
- оплавление кромки. Вне зависимости от профессионализма мастера и режима резки металлической конструкции в начале выполнения работ будет присутствовать небольшое оплавление поверхности;
- скорость резки. Стандартная процедура раскроя металла при помощи плазматрона выполняется достаточно быстро и с минимальным расходом напряжения и электроэнергии. Если учесть технические характеристики ручных установок и нормы ГОСТ, то скорость резки металла при помощи плазмы не должна быть более 6500 мм/минута;
- характеристики реза. Скорость и качество выполнения плазменной резки зависит от операций, которые необходимо выполнить. К примеру, для обычного разделительного реза потребуется меньше всего времени и, кроме того, большинство установок могут разрезать даже металл, толщина которого достигает 64 мм. Ну а если необходимо осуществить фигурную резку, то это займет больше времени, а толщина обрабатываемого материала не должна превышать 40 мм.
Важным нюансом является то, что от мастерства специалиста во многом зависит скорость и качество выполнения плазменной резки. Именно поэтому точный и чистый рез с минимальным отклонением от необходимых размеров сможет осуществить только квалифицированный работник, имеющий профильное образование.
Можно ли выполнять резку цветных металлов при помощи плазмы?
В зависимости от вида материала, его плотности и многих иных технических характеристик для обработки цветных металлов могут использоваться различные способы резки. Но в любом случае в процессе резки цветного сплава необходимо учитывать следующие рекомендации:
- в процессе резки нержавеющей стали нежелательно использовать сжатый воздух. В зависимости от толщины материала может использоваться или же чистый азот, или азот, смешанный с аргоном. Кроме того, не стоит упускать такой нюанс, что нержавеющие стали чувствительные к воздействию переменных токов, так как это может привести к быстрому выходу материала из эксплуатации.
Наиболее оптимальным решением для резки нержавейки будет использование установки косвенного воздействия; - для резки алюминия толщиной до 70 мм можно использовать сжатый воздух. Но его применение нецелесообразно в случае, если материал имеет малую плотность.
Сфера применения плазменного раскроя металлов
В настоящее время плазмотроны пользуются широкой популярностью и спросом. И это ничуть не удивительно, потому как если сравнивать с другим оборудованием для резки металла, то вышеуказанное устройство позволяет добиться высокого качества реза при относительно невысокой стоимости ручной установки.
Сегодня плазменная резка металлических конструкций используется в следующих отраслях промышленности:
- обработка металлопроката. При помощи плазмы можно без каких-либо сложностей разрезать абсолютно любой металл, включая тугоплавкий, черный и цветной;
- изготовление металлических конструкций;
- обработка различных деталей и художественная ковка. Не сомневайтесь, при помощи плазменного резака удастся создать деталь практически любой сложности;
- автомобилестроение, авиастроение, капитальное строительство и многое другое.
Следует отметить, что использование станков для плазменной резки не смогло заменить ручное оборудование.
Художественная плазменная резка металлов предоставляет уникальную возможность создать деталь, которая точно соответствует замыслу дизайнера или художника, что позволяет использовать ее для декоративного украшения лестниц, заборов, перил и т.п.
Основные достоинства и недостатки резки металлов плазмой
Сегодня плазменная резка металла используется практически в каждой отрасли промышленности. Причины такой распространенности скрываются в достоинствах процедуры. Так к преимуществам указанного выше метода следует отнести:
- высокую скорость работы и производительность. Если сравнивать данный метод со стандартной электродной резкой, то плазменная резка предоставляет возможность выполнить все работы в несколько раз быстрее;
- низкую стоимость. Если необходимо сэкономить, то резка при помощи плазмы – это идеальное решение. Главное и единственное ограничение скрывается в толщине материала. Ведь экономически невыгодно и нецелесообразно резать, к примеру, сталь, толщина которой составляет более 50 мм;
- точность. Благодаря использованию современного оборудования деформации от тепловой обработки практически невидны и не нуждаются в дополнительной обработке;
- безопасность резки.
Что касается отрицательных сторон такого рода резки металла, то к минусам следует отнести: - ограничения, связанные с толщиной реза;
- жесткие требования касательно выполнения обработки металлической детали.
Сравнение лазерной и плазменной резки металла
Основное отличие плазменной резки от лазерной состоит в методе воздействия на поверхность обрабатываемого материала.
Да, несомненно, лазерное оборудование обеспечивает меньший процент оплавленности, а также большую производительность и скорость обработки детали, но такого рода обработка будет стоить на порядок дороже и кроме того толщина обрабатываемого материала не должна превышать 20 мм.
Что касается резки плазменным способом, то в данном случае плазматрон меньше стоит и имеет более широкую область применения.