Автоматическая резка плазменной струей

Начиная с пятидесятых годов прошлого столетия, плазменные технологии стали применяться для резки металла в промышленности. К настоящему времени все прочие способы механической или термической резки отошли на второй план, отдав лидерство автоматической резке плазменной струей. Плазму при этом получают путем воздействия электрической дуги на инертный газ, а дальнейшее сжатие плазмы при ее подаче через охлаждаемую форсунку приводит к возникновению плазменной струи.

Основным требованием для применения способа плазменной резки, ввиду технологических особенностей, является электропроводность обрабатываемого материала. Кроме того, качество и тип применяемого плазмообразующего газа, оказывают определяющее влияние на скорость, точность и качество процесса резки.

Использование станков плазменной резкив первую очередь оправдано для следующих случаев:

• при невозможности или недостаточности применения других существующих методов, например при резке цветных металлов или нержавеющих сталей;
• при необходимости резки высокопрочных материалов небольшой толщины;
• при необходимости производства больших партий идентичных деталей;
• при предъявлении особых требований к геометрической форме, размерам и качеству резки.

На этом преимущества применения таких станков не заканчиваются. К плюсам можно отнести:

• высокую универсальность – как среди множества разрезаемых материалов, так и по техническим параметрам резки;
• высокие качественные показатели – скорость, стабильность и точность резки, минимальные деформационные изменения обрабатываемых материалов, что полезно для производства больших партий изделий;
• высокую производительность – использование автоматики упрощает процесс запуска оборудования и ускоряет его переналадку на другую продукцию, что полезно для мелкосерийного производства;
• высокую безопасность – малая рабочая зона резки обеспечивает локальный нагрев и минимальноераспространение тепла по заготовке, что снижает шанс получения оператором ожогов, кроме того, значительно сокращен разброс расплавленных частиц и металлической пыли.

Из всего многообразия видов плазменной резки можно выделить несколько основных, нашедших практическое применение:

• обычная резка с использованием одного вида газа, как в качестве плазмообразующего, так и в качестве охлаждающего. Подходит для ручной резки материалов небольшой толщины.
• резка с использованием двух видов газа, наиболее распространенный вид. Позволяет достичь наилучшего качества резки благодаря возможности комбинирования различных газов.
• резка с использованием воды, как в качестве дополнительного охладителя, так и для непосредственного впрыска воды в электрическую дугу, что повышает качество резки, но подходит только для механизированных систем.

Способ плазменной резки требует наличия источника тока, контура зажигания дуги и, собственно, самого резака. Подача газа через электрическую дугу, его дальнейшее возгорание и ионизация порождает появление плазменной дуги, которая под действием потока газа выталкивается через форсунку и попадает на разрезаемый материал. Этим обусловлено требование к использованию только электропроводящих материалов.

В результате заготовка становится частью цепи, а между ним и соплом резака образуется плазменная струя температурой в диапазоне 10 000 – 25 000 оС и скоростью потока от 500 до 1 500 м/c. Под действием плазменной струи металл в пятне контакта сначала плавится, а затем прожигается насквозь. Кроме того, за счет высокой скорости потока газа удаляются остатки расплавленного металла, образуя гладкую поверхность реза. С этого момента начинается сам процесс резки металла и запускается перемещение резака.

В случае применения системы бесконтактного зажигания, для начального образования электрической дуги используется источник высокочастотных импульсов, который выключается после переноса плазменной дуги на заготовку. В другом случае дуга появляется после прямого контакта между форсункой и разрезаемым материалом. Для электропитания установок плазменной резки используют генераторы постоянного ток, основной задачей которых является поддержание плазменной дуги.

Охлаждение форсунок бывает либо воздушным – с использованием газов, что считается более безопасным, либо жидкостным – использование деминерализованной воды позволяет увеличить мощность установки и повысить качество обработки. Для охлаждения маломощных установок можно применять также и сжатый воздух