Плазморез: принцип работы, как выбрать, лучшие модели

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Основные виды плазменной резки металла
• Что нужно для плазменной резки из инструментов и расходников
• Какой компрессор нужен для плазменной резки
• Как выбрать плазморез
• Что нужно для плазменной резки помимо аппарата

Что нужно для плазменной резки? Это зависит не только от типа обрабатываемого металла, но и от выбранной технологии обработки. Для резки чистой плазменной струей понадобится один набор оборудования и расходников, при плазменно-дуговой резке будут необходимы совершенно другие инструменты.

Основной набор может выглядеть так: источник питания, компрессор, плазмотрон. А дальше все зависит от условий работы и факторов, описанных выше. Узнать больше о том, что понадобится для выполнения плазменной резки металла, вы сможете из нашего материала.

Что такое плазменная резка?

Ручная плазменная резка — технологический процесс, который подразумевает локальный нагрев металла с целью его расплавления. Температура может подниматься свыше 30000 градусов. Во время работы образуется струя плазмы, которая прорезает металлический слой. Существует несколько видов плазменной резки:

1. Создание электрической дуги. При этом может использоваться азот, который улучшает проводимость электрического тока. Разрезая металлические листы малой толщины таким способом, можно сравнить его с лазерной обработкой. Подходит для разрезания мягких металлов, низколегированных сталей.
2. Использование водного охлаждения. При разрезании металлического листа место реза защищается водным потоком. Он охлаждает рабочую поверхность, поглощает испарения, образующиеся после нагревания металла.
3. Добавление защитного газа при разрезании заготовки. Место реза защищается от воздействия факторов окружающей среды, увеличивается качество реза.

Станки для резки металла плазмой различается по тому, каким образом происходит разделение заготовок. Первый вариант аппарата создает электрическую дугу, которую замыкает обрабатываемый металл. Он становится частью цепи, разрезается благодаря нагреванию. Второй вариант не включает в цепь обрабатываемый материал. Он разрезается струёй, которая образуется между двумя электродами.

Общая информация

Плазма – это ионизированный газ, по совместительству четвертое состояние вещества. Современные сварочные плазменные аппараты способны выдавать температуру от 5 до 10 тысяч градусов по Цельсию. Аппарат для плазменной резки и сварки часто называют плазмотроном. Плазмотрон может формировать три типа дуги: косвенную, смешанную или прямую.

Перед сваркой дугу специальным образом «закручивают», поскольку она склонна к распаду. После «закрутки» формируется тонкая стабильная дуга, поскольку газ ионизируется очень быстро. В конечном итоге получается очень мощная дуга, способная генерировать энергию в одной точке. Именно в этой точке происходит плавление основного металла.

Плазменная дуга способна нагреть практически любой металл, вне зависимости от его толщины и состава. Возможен нагрев до температуры плавления и даже до температуры кипения. Единственное условие – необходимо обеспечить достаточно мощную дугу.

Дополнительно зону сварки защищают с помощью другого газа, инертного. Это может быть азот, аргон или органические пары ацетона. Горелка плазмотрона сконструирована таким образом, что она может подавать защитный газ и плазму одновременно. Так что сварочная ванна защищается прямо во время проведения работ. Металл не окисляется и швы получаются очень качественными.

Конструкция и принцип работы

Принцип работы понимать проще, если знать конструкцию аппарата. В установке для плазменной резки есть несколько основных элементов:

1. Источник электропитания. Это может быть трансформатор или инвертор. У первого варианта есть один плюс — стабильная работа, которая при разрезании листов большой толщины обеспечивает поддерживание напряжения на одном уровне. К минусам относится низкий КПД, большой размер, масса источника питания. С помощью инвертора нельзя разрезать металлические заготовки большой толщины. Однако оборудование имеет высокий показатель КПД, дешевле чем трансформатор, меньше по размеру, массе.
2. Компрессор для нагнетания потока воздуха. Он должен подавать вихревой поток, который будет защищать образующуюся после включения машины дугу.
3. Плазмотрон — рабочая часть аппарата. Состоит из сопла, электрода, охладительного элемента, колпачка.

После ознакомления с конструкцией станка можно разобраться с его принципом работы:

1. После включения компрессора поток ионизированного воздуха подаётся на место обработки.
2. Между электродами образуется режущая дуга. Температура достигает 30000 градусов.
3. Поток плазмы начинает разрезать металлический лист. Отходы, появляющиеся во время плавления металла, сдуваются потоком ионизированного воздуха.

Видео описание

Горынычъ — аппарат плазменной сварки и резки

Итак, газ в плазмотроне нагревается от плазменной дуги, что приводит к его ионизации. Объем горячего газа за счет свойства теплового расширения увеличивается от 50-ти до 100-а раз, что способствует скоростному выбросу из сопла. Получается, что кинетическая и тепловая энергия являются главной причинно появления мощного энергетического потока у плазменной сварки. Следует еще отметить, что в плазмотроне обычно применяются горелки постоянного тока.

Существует несколько разновидностей таких агрегатов:

• дуга находится между плавящимся электродом и сварочной ванной;
• дуга находится между НЕ плавящимся электродом и сварочной ванной, а плазма выбрасывается струей газа.

Примечание: для образования плазмы используются такие газы, как аргон (Ar), азот (N2), кислород (O2) или обычный воздух.

Также все сварки такого типа различаются по величине силы тока:

• малые (микроплазменные) – 0,1-50 А;
• средние – 50-150 А;
• большие от 150 А и выше.

Если микроплазменный вариант позволяет избежать прожогов в свариваемых деталях, то агрегаты, работающие на больших токах, проплавляет металл толщиной до 8 мм за один проход без кромочной разделки, что позволяет без особых затруднений резать заготовки. Вполне естественно, что на средних токах вы сможете как варить, так и резать металл.

Технические характеристики

Станок для плазменной резки металла обладает множеством характеристик. Однако внимание стоит обращать на некоторые параметры:

1. Размер рабочего стола. От этого будет зависеть то, насколько большие листы можно разрезать с помощью плазмотрона. Промышленное оборудование позволяет делать резы на заготовка длиной до 60 метров и шириной до 25 метров.
2. Точность проводимых работ. Аппараты имеют определённую погрешность. Высокоточные станки имеют отклонения в диапазоне от 0.3 до 0.8 мм.
3. Дополнительные возможности оборудования.
4. Максимальная толщина разрезаемых заготовок.

Нужно помнить про габариты оборудования, его массу.

Виды станков

Новые плазмотроны оборудуются системами ЧПУ, что снижает количество ручного труда человека. Существуют следующие виды механизмов для ручной плазменной резки:

• конструкция с портальной установкой;
• портально-консольное устройство;
• УВПР стационарный с шарнирами;
• аппараты, устанавливаемые на обрабатываемых заготовках.

Станки можно разделить по количеству рабочих головок, выполняемых операций.

Станок для плазменной резки

Как выбрать установку для резки металла?

Прежде чем покупать плазмотрон нужно подумать над рядом факторов, которые повлияют на работу с заготовками. К ним относятся:

1. Толщина разрезаемых листов.
2. Скорость проводимых работ. От этого будет зависеть производительность.
3. Система управления.
4. Наличие дополнительных функций.
5. Мощность станка.

Толстые листы лучше разрезать на установках, которые оборудуются подачей азота. Длительные нагрузки лучше выдерживает оборудование, изготовленное из медных деталей. Аппараты для плазменной резки металла должны быть сделаны из качественных, износоустойчивых материалов.

Лучшие производители плазменного оборудования

Машины для плазменной резки металла нужно выбирать учитывая мировых производителей. Лидеры продаж — Hypertherm (Америка), Kjellberg (Германия). Продукция этих производителей имеет высокую производительность, точность проводимых работ, надёжность, износоустойчивость. Однако за оборудование придется заплатить не малые деньги. Многие мастера обращают внимание на китайских производителей, но такие модели имеют низкое качество.

Стоимость

Резаки для плазменной резки относятся к дорогому оборудованию. Говоря о цене, их можно разделить на три группы:

1. Простые модели — до 500 000 рублей.
2. Промышленные станки — до 1 500 000 рублей.
3. Профессиональные аппараты — до 5 000 000 рублей.

Цена зависит от мощности, функциональности и габаритов плазматронов.

Основные поломки машин

При эксплуатации плазменных станков с ЧПУ не наблюдается особых проблем с их работоспособностью. Однако есть несколько факторов, которые могут способствовать нарушению правильного функционирования оборудования:

• Короткое замыкание в электросети – может стать причиной перегорания основных управляющих плат.
• Перепады напряжения, если они превышают диапазон, установленный производителем – тоже могут привести к выходу из строя электрических компонентов.
• Физический износ механизмов либо чрезмерное превышение установленного ресурса деталей.

Фото 16. Резание тонколистового металла

Любые нарушения в работе плазмореза можно устранить в сжатые сроки, но лучше своевременно выполнять техобслуживание, менять детали с большим износом и расходные элементы. Это обеспечит стабильную его работу, высокую производительность и качество реза.

Эксплуатация и ремонт

Оборудование для плазменной резки должно эксплуатироваться по определённым правилам. Нужно:

1. Регулярно смазывать подвижные элементы, если аппарат используется часто.
2. Проверять целостность конструкции перед запуском.
3. Выставлять заготовки по уровню, чтобы не испортить материал.
4. Не пытаться разрезать листы большой толщины при малой мощности оборудования.

Плазмотроны ломаются, как и другие механизмы. Наиболее частые поломки:

1. Замыкания, перегорание проводов.
2. Износ подвижных элементов.
3. Скачки напряжения, выводящие из строя важные элементы оборудования.

Изнашивающиеся элементы конструкции нужно заменять на новые. Провода и электроника требуют тщательной проверки, замены.

Эксплуатация оборудования

Производители оборудования

Сегодня плазменные ЧПУ выпускаются как зарубежными, так и отечественными производителями. В продаже есть машины разной ценовой категории, но то, что стоит дороже, не всегда является более качественным.

Отечественный производитель ПУРМ разрабатывает и производит плазменные станки ЧПУ с учетом суровых российских условий эксплуатации. Оборудование этой марки успешно используется предприятиями в средней полосе России и даже в условиях Крайнего Севера.

Фото 14. Оборудование отечественного производителя ПУРМ

Компания занимается не только изготовлением установок, но и поставками запасных частей, расходных материалов, комплектующих. При желании можно заказать шеф монтаж, пуско-наладку, послегарантийное обслуживание.

Как изготовить плазменный резак своими руками

Если есть желание, средства для покупки материалов, инструменты, навыки работы с ЧПУ, можно своими руками изготовить резак, работающий на основе плазмы. Изготовление самодельного оборудования для плазменной резки:

1. Собрать устойчивое основание для рабочего стола.
2. Закрепить опорные стойки, направляющие.
3. Собрать и закрепить на направляющих портал.
4. Установить на подвижные элементы датчики, шаговые двигатели.
5. Соединить проводами датчики, двигатели, рабочую часть станка.
6. Скрыть проводку с помощью облицовки.

Когда конструкция собрана, нужно установить монитор, панель управления, подключить систему ЧПУ. Проверить работоспособность подвижных элементов. Важно точно рассчитать размер направляющих, чтобы шаговые двигатели могли беспрепятственно перемещать портал на рабочем столе.
Плазменный резак используется для разрезания металлических листов большой толщины. Он эффективнее газовых горелок, электроинструментов, ручных приспособлений. Цена на оборудование зависит от размера рабочей поверхности, мощности плазмотрона, дополнительных функций.