Особенности классификации и выбор плазмотронов

Особенности классификации и выбор плазмотронов

КОНСТРУКЦИИ ДУГОВЫХ ПЛАЗМОТРОНОВ

Центральным звеном плазменных установок различного назначения является плазменная горелка или плазмотрон, обеспечивающий возбуждение и стабилизацию горения плазменной струи или сжатой дуги. Плазмотроны отличаются технологическими возможностями и насыщенностью техническими решениями. Факторы, влияющие на конструктивные особенности плазмотронов, можно представить в виде разветвленной схемы (Рис.1).


Рис.1. Факторы влияющие на конструкцию плазмотронов

В общем виде, основными элементами дуговых плазмотронов являются: электрододержатель с электродом, камера для плазмообразования, плазмообразующее сопло, формирующее сжатую дугу или плазменную струю, изолятор, разделяющий электродный узел от плазмообразующего сопла, вспомогательные системы, обеспечивающие подачу плазмообразующего, фокусирующего и защитного газов, а также охлаждающей жидкости. При разработке плазмотронов должны учитываться не только факторы, приведенные на схеме (Рис. 1), но и целый ряд других, таких как мощность (или максимальный ток), надежность, срок службы отдельных элементов, способы токоподвода, способы возбуждения сжатой дуги, воспроизводимость и управляемость параметрами сжатой дуги или плазменной струи и др.

Общими требованиями при конструировании плазмотронов являются:

  • достаточная мощность и широкий диапазон регулирования сварочных параметров;
  • создание оптимальных характеристик сжатой дуги и обеспечение их постоянства в процессе работы;
  • обеспечение многократного, стабильного возбуждения сжатой дуги (плазменной струи);
  • надежность и значительный ресурс работы отдельных элементов плазмотрона;
  • простота конструкции, обслуживания и эксплуатации;
  • минимальные габариты и масса, обеспечивающие возможность доступа к труднодоступным местам изделия в различных пространственных положениях;
  • универсальность, легкость перенастройки;
  • экономичность изготовления, минимальная материалоемкость, экономия дорогостоящих материалов;
  • возможность восстановления плазмотронов при отработке ими ресурса или аварийном выходе из строя в условиях предприятий потребителей и ряд других.

    Классификация плазмотронов

    Различные варианты схем плазмотронов удобнее всего представить в виде классификации (Рис. 2).

    Рис. 2. Классификация плазмотронов

    В первую очередь все плазмотроны разделяются на две группы по виду дуги: прямого действия и косвенного действия.

    По системе охлаждения электрода и плазмообразующего сопла плазмотроны делятся на два основных типа: с воздушным и с водяным охлаждением. Могут быть плазмотроны со смешанной системой охлаждения теплонагруженных узлов. Теплоемкость воды намного выше теплоемкости воздуха и других газов, поэтому, наиболее эффективной и распространенной является водяная система охлаждения плазмотронов, которая обеспечивает высокую мощность и высокую степень сжатия дуги.

    Плазмотроны можно классифицировать по способу стабилизации сжатой дуги. Система стабилизации сжатой дуги обеспечивает сжатие столба дуги и строгую фиксацию его по оси сопла плазмотрона и является одним из важнейших элементов плазмотрона. Существует три вида стабилизации сжатой дуги: газовая водяная и магнитная. Наиболее простой и распространенной является газовая стабилизация, при которой наружный, холодный слой рабочего (плазмообразующего) газа омывая столб дуги, охлаждают и сжимают его. При этом, в зависимости от способа подачи газа, газовая стабилизация может быть аксиальной или вихревой. Наибольшее обжатие дуги достигается при вихревой стабилизации, поэтому этот способ чаще используется в плазмотронах для резки и напыления. При аксиальной стабилизации обеспечивается ламинарный характер истечения струи из плазмообразующего сопла, что является важным для ряда процессов. В ряде случаев применяют двойную стабилизацию дуги. При водяной стабилизации можно достигнуть наиболее высокой степени сжатия и температуры столба дуги (50 – 70 тыс. К). Однако присутствие паров воды вблизи катодной области приводит к интенсивному сгоранию электродов из любых материалов, поэтому в плазмотронах с водяной стабилизацией используются расходуемые (чаще графитовые) электроды, автоматически перемещающиеся по мере сгорания. Магнитная стабилизация, при которой создаваемое продольное магнитное поле сжимает столб дуги, менее эффективна чем водяная и газовая. Кроме того наличие соленоида усложняет конструкцию плазмотрона и увеличивает его габариты. Преимущество магнитной стабилизации состоит в возможности регулирования степени сжатия дуги не зависимо от расхода рабочего газа. На практике наложение продольного магнитного поля применяется для вращения анодного пятна по внутренним стенкам сопла , при работе в режиме косвенной дуги, с целью повышения стойкости последнего.

    По виду электрода катода плазмотроны постоянного тока можно разделить на две группы: плазмотроны со стержневым и плазмотроны с распределенным катодом. В плазмотронах со стержневым катодом, катодное пятно фиксируется на торце электрода, а в плазмотронах с распределенным катодом – интенсивно перемещается с помощью газовихревого или магнитного вращения по развитой поверхности электрода. Стержневые катоды могут быть трех видов: расходуемый, газозащитный и пленкозащитный. Расходуемый, чаще всего графитовый, электрод несмотря на высокую температуру плавления имеет повышенный расход из-за возгонки вблизи температуры плавления. Газозащитный вольфрамовый электрод – самый распространенный из всех видов электродов. Вольфрам имеет высокую прочность и достаточно высокие электро- и теплопроводность. При работе в инертной среде (аргон гелий) при нагрузке j = 15 – 20 А/мм 2 вольфрам практически не расходуется. Пленкозащитные катоды обладают высокой стойкостью в активных средах (воздух, углекислый газ, технический азот). Они представляют собой стержень из циркония или гафния запрессованный в медной обойме. Высокая термостойкость таких катодов обусловлена образованием стойкой тугоплавкой пленки из оксидов и нитридов, защищающей чистый металл от испарения. Активная вставка расходуется в основном при включении дуги, вследствие разрушения пленки от термоудара. При использовании циркониевого электрода допускается большая чем для вольфрама плотность тока, достигающая 80 – 100 А/мм 2 . При работе плазмотрона с окислительной плазмообразующей средой на больших токах (1000 А и более) используются разнообразные виды распределенных катодов, наиболее распространенными из которых являются полый, дисковый и кольцевой. Недостатками распределенных катодов являются сложность их конструкции, трудность равномерного перемещения катодного пятна по всей поверхности электрода, низкая стабильность горения дуги, возрастание напряжения прикатодной области дуги и связанное с этим увеличение потерь мощности в электроде.

    Читайте также:
    Обзор обезжиривателя антисиликон

    Классификация плазмотронов по плазмообразующей среде. Состав плазмообразующей среды диктуется технологическим процессом и в свою очередь является определяющим фактором при выборе схемы плазмотрона. По химическому воздействию на обрабатываемое изделие и электроды плазмотрона все плазмообразующие среды можно разделить на три большие группы: инертная, восстановительная и окислительная.

    По роду тока плазмотроны отличаются большим многообразием. Подавляющее большинство плазмотронов работает на постоянном токе прямой полярности. Это объясняется тем, что на аноде дуги выделяется большее количество тепла, чем на катоде. Тепловая мощность, выделяемая в электроде плазмотрона, в отличие от плавящегося электрода сварочной дуги является не только бесполезной, но и вредной. Предельно допустимая токовая нагрузка на лантанированный вольфрамовый электрод, на переменном токе примерно в два раза, а на обратной полярности, при использовании постоянного тока, в десять раз ниже, чем на прямой полярности. Поэтому плазмотроны постоянного тока прямой полярности имеют наиболее высокий коэффициент использования полезной мощности. При работе плазмотрона на переменном токе прохождение тока через нуль может вызвать погасание дуги, поэтому напряжение холостого хода источника питания переменным током не менее чем вдвое превышает рабочее напряжение дуги. Плазмотроны переменного тока рекомендуется применять для сварки алюминиевых сплавов, так как в периоды обратной полярности за счет действия эффекта катодного распыления разрушается тугоплавкая окисная пленка, препятствующая процессу сплавления металла. Существует несколько схем плазмотронов переменного тока. На схемах 20 и 21 плазмотроны питаются от однофазного трансформатора. В схеме 21 осуществлена вентильная коммутация тока таким образом, что электрод функционирует только как катод (в полупериод прямой полярности), а сопло – как анод (в полупериод обратной полярности). При такой схеме обеспечивается большая стойкость вольфрамового электрода. Однако с ростом тока ухудшаются условия работы сопла, а при работе на токах ниже 150 А нарушается стабильность горения дуги. Стабильность горения дуги обеспечивается при трехфазной схеме питания плазмотрона, однако, электроды и сопло находятся в сравнительно тяжелых условиях работы, и значительно усложняется конструкция плазмотрона. В ряде случаев питание плазмотронов выполняют комбинированным, для повышения стабильности горения дуги переменного тока. Наряду с дуговыми плазмотронами, работающими на токе промышленной частоты, разработаны высокочастотные и сверхвысокочастотные плазмотроны (схемы 25, 26).

    Конструкции узлов плазмотронов

    Основными узлами плазмотронов являются электродный, сопловой, изолятор, системы водо- и газоснабжения.

    Катоды. Основной характеристикой материала катода являются эмиссионные свойства, которые определяются работой выхода электронов. Чем меньше работа выхода, тем лучше решаются задачи стабилизации дуги и охлаждения катода. Для работы в инертных газах наилучшим материалом катодов является вольфрам, легированный окислами лантана и иттрия (марки ВЛ и СВИ). Конструктивно катоды из вольфрама выполняются двумя способами: в виде прутка, который фиксируется цанговым зажимом, закрепленном в электродном узле плазмотрона (Рис.3.1) и в виде медной державки с заделанным в неё стержнем вольфрама, установленной в электродном узле. Последняя конструкция менее удобна, но обеспечивает более высокие плотности тока (Рис.3.2). Катодная вставка может закрепляться в цельном корпусе и сменных медных наконечниках, соединяемых с корпусом электрододержателя конусной посадкой или резьбой. Конструкции 3,4,5, характерны для катодов с активной вставкой (цирконий, гафний), предназначенных для работы в кислородсодержащих средах. Вставка соединяется с наконечником различными способами: пайкой, диффузионной сваркой, запрессовкой, совместной холодной штамповкой активной вставки с медной державкой и др.


    Рис. 3. Катоды

    Плазмообразующие сопла воспринимают большие тепловые нагрузки и поэтому требуют тщательного конструктивного оформления. Опыт эксплуатации показал, что наилучшим материалом для изготовления сопел является медь высокой чистоты (марки М0, М1), обладающая высокой теплопроводностью и сравнительно невысокой стоимостью. Армирование стенок сопла теплостойкими материалами приводит к уменьшению срока его службы из-за уменьшения теплопроводности. Сопла малоамперных и ручных плазменных горелок могут быть выполнены с естественным или газовым охлаждением (Рис. 7.1,2). В большинстве случаев применяется водяное охлаждение сопел, при этом участок сопла контактирующий с плазменным столбом, выполняют сменным (Рис. 7.3,4,5).

    Читайте также:
    Распашные двери межкомнатные одно и двухстворчатые конструкции

    Рис. 7. Плазмообразующие сопла

    Узел завихрения рабочего газа определяет качество стабилизации столба сжатой дуги. Конструктивные варианты узлов завихрения можно разделить на группы, представленные на Рис. 8. Функции завихрителя может выполнять корпус плазмотрона (Рис. 8.1,2), керамическая шайба, помещенная у входа в сопло (Рис. 8.3), само сопло (Рис. 8.4). При этом можно значительно сократить длину канала сопла, заменив большую часть его кольцами стабилизирующего газа, вращающегося вокруг столба дуги (очень сложное и трудоемкое в изготовлении). Завихрителем может быть и сам электрод плазмотрона, на наружной поверхности которого выполняется винтовая нарезка (Рис. 8.5). br>

    Рис. 8. Завихрители

    Изоляторы. Плазмообразующее сопло и электродный узел должны быть электрически изолированы друг от друга. Одним из условий стабильного горения дуги является точная центровка электрода и плазмообразующего сопла. Функции механической связи электродного узла и плазмообразующего сопла плазмотрона, их точной взаимоцентровки и электрической изоляции выполняет изолятор. К материалу изолятора предъявляются разнообразные, а иногда противоречивые требования:

  • достаточная механическая прочность,
  • высокая электрическая прочность, т.к. возбуждение дежурной дуги осуществляется с помощью высоковольтного высокочастотного разряда,
  • термостойкостью, т.к. части изолятора подвергаются тепловому и световому воздействию сжатой дуги,
  • обрабатываемостью механическими способами (режущими инструментам, штамповкой и др.),
  • герметичностью, поскольку через изолятор могут проходить коммуникации газоснабжения и водяной системы охлаждения.

    Материалы, применяемые для изготовления изоляторов плазмотронов, условно можно разделить на две группы: обрабатываемые из заготовок на универсальном оборудовании (прутки, листы), и получаемые с помощью специальной технологической оснастки (пресс-формы, заливочные формы и др.). К первой группе относятся фторопласт Ф-4, иногда эбонит, капролон. Ко второй – эпоксидная смола холодного отвердения ЭД 5 с кремнийорганическим наполнителем, стеклонаполненные пресс-материалы типов АГ-4В, ДСВ, КМК 218, КПС и др., а также высокоглиноземистые керамические типа кристаллокорунд и 22ХС. Из материалов первой группы изоляторы изготавливаются на универсальном оборудовании (токарные, фрезерные, сверлильные станки) и могут быть достаточно сложными. К недостаткам их следует отнести низкую технологичность процесса изготовления и низкую термостойкость материалов. Из материалов второй группы детали можно изготовлять достаточно простым способом с минимальной трудоемкостью и потерями материала. Недостатком является трудность обеспечения точности размеров и формы изолятора. Это объясняется наличием литейных конусов и уклонов, а также изменением коэффициента усадки у одного и того же материала. В связи с этим в пресс-формах изготовляют простые детали, не требующие высокой точности.

    Применение перспективных керамических материалов сдерживается двумя причинами. Первая – большой разброс коэффициента усадки шликерной массы при спекании, что не позволяет получать детали выше пятого класса точности. Вторая причина – для изготовления керамических деталей требуется набор специального технологического оборудования (шаровые мельницы, машины шликерного литья, водородные печи для спекания), что снижает рентабельность при мелкосерийном производстве.

    Системы газоснабжения и охлаждения плазмотронов. Эти системы во многом определяют технологические возможности и габариты плазмотронов. Каналы для подачи плазмообразующего, защитного и стабилизирующего газов могут выполняться в теле основных элементов плазмотрона, образовываться при сопряжении этих элементов при наличии различных проточек на их поверхности, а также создаваться за счет сопряжения дополнительных промежуточных деталей. Системы охлаждения электрода и плазмообразующего сопла плазмотронов делятся на два основных типа: системы с воздушным и с водяным охлаждением. Могут быть плазмотроны со смешанной системой охлаждения теплонагруженных узлов. Чаще используются плазмотроны с водяной автономной системой охлаждения электрода и плазмообразующего сопла. Такие плазмотроны имеют достаточно высокую мощность, однако устройство их отличается сложным устройством, большим количеством комлектующих деталей, имеющих сложную форму. Плазмотроны имеют значительные габариты и массу. Плазмотроны с совмещенной системой охлаждения электродного и соплового узлов имеют меньшие габариты и массу, но снижается долговечность охлаждаемых узлов, за счет электрохимической эрозии и повышается вероятность двойного дугообразования. Разработка эффективных систем охлаждения является весьма сложной задачей.

    Плазматроны для резки металла: конструкция, виды, правила выбора

    Плазматроны – устройства для плазменной резки металла, которая считается одним из самых эффективных способов раскроя профильного и листового металлопроката. С ее помощью режут черные и цветные виды металлов. Также этот метод используется для скоса кромок перед сваркой толстостенных заготовок.

    Читайте также:
    Печь для порошковой покраски своими руками

    Что это такое?

    Плазмотрон представляет собой устройство для генерации плазмы – ионизированного газа с квазинейтральными свойствами, используемого для обработки металлов. В его конструкции электрический ток и плазмообразующий газ используются для образования и стабилизации плазменной струи.

    Рисунок 1. Плазматроны для ручных аппаратов и агрегатов с ЧПУ

    Конструкция

    Конструктивно плазмотроны для резки листового металла и металлических заготовок состоят из таких компонентов:

    • сопло;
    • электрод;
    • элемент для завихрения воздушного потока (завихритель);
    • фторопластовый корпус;
    • гайка сопла;
    • изоляционная втулка;
    • электродный узел;
    • кожух.

    Рисунок 2. Стандартная конструкция плазмотрона

    Устройство

    Назначение основных элементов плазмотрона:

    • Сопло – представляет собой наконечник резака, служит для формирования формы плазменной струи. Обычно изготавливается из меди, конструкция определяется разновидностью машины для плазменной резки.

    Фото 3. Внешний вид сопла

    • Электрод (катод) – используется для поджига и подержания плазменной дуги. Производится из тугоплавкого металла и имеет вставку из циркония или гафния. Подбирается в зависимости от оборудования и разрезаемого материала.

    Фото 4. Внешний вид катода

    • Завихритель (диффузор) – необходим для увеличения давления и замедления потока плазмы в ходе процесса резки.

    Фото 5. Завихрители

    Принцип действия

    Принцип работы плазмотронов заключается в подаче плазмообразующего газа в разрядную камеру (здесь происходит его ионизация) и вынесении плазменной струи за пределы промежутка между соплом и катодом на поверхность разрезаемого металла.

    Рисунок 6. Конструктивная схема работы плазматрона с водяным охлаждением

    Процесс плазменной резки начинается с поджига дежурной (пилотной) дуги между катодом и соплом в результате подачи высокого напряжения. Она служит для создания основной (режущей) дуги при касании к металлической заготовке.

    Небольшое отверстие в сопле формирует плазменную струю направленного действия, истекающую со скоростью до 3 км/секунду. При этом температура струи достигает 5000-30000 °C. Направленное воздействие плазмы обеспечивает мгновенный нагрев металла до его плавления и выдувает из зоны реза.

    Для получения детали заданных размеров и формы плазмотрон направляется по определенному контуру. При резке важно поддерживать постоянный зазор между разрезаемым материалом и соплом, что позволяет получить ровные кромки с минимальным количеством шлака и окалины.

    Фото 7. Процесс вырезания заготовок сложной конфигурации машиной с числовым программным управлением

    Сфера применения, плюсы и минусы плазменной резки

    Плазмотроны широко применяются в таких отраслях:

    • тяжелое машиностроение;
    • автомобиле-, авиа-, судостроение;
    • металлургия;
    • заводы и фирмы по металлообработке;
    • предприятия и компании по изготовлению металлоконструкций;
    • строительная промышленность.

    Технология плазменного раскроя металла обладает множеством преимуществ:

    • Большая скорость резки – в 5-10 раз выше по сравнению с газокислородным резанием.
    • Быстрый прожиг материала – время прожига стального листа толщиной 15 мм составляет в пределах 2 сек.
    • Минимальная зона термического влияния – исключает вероятность деформации заготовок, что особенно актуально при резании тонколистового металла.
    • Повышенное качество реза – струя плазмы минимизирует количество окалины и шлака, поэтому дополнительная обработка кромок обычно не требуется.
    • Высокая точность – минимальная ширина реза и применение специальных приспособлений для автоматизации позволяют получить заготовки с максимально точной конфигурацией и размерами.
    • Универсальность – этот метод применяется для фигурного и прямолинейного резания сталей любых марок, цветных металлов, а также их сплавов.
    • Возможность автоматизации – можно купить как ручной аппарат, так и более производительную машину с ЧПУ.
    • Простота в обслуживании и эксплуатации.

    В отличие от воздушно-дуговой резки, где рабочие параметры определяются скоростью истекания воздуха в минуту и видом используемого газа, стабильность процесса раскроя струей плазмы и качество реза зависят от правильного выбора плазмообразующего газа, силы тока, поддержания постоянного зазора между соплом и обрабатываемым материалом.

    Фото 8. Процесс вырезания деталей ручным плазморезом

    Порядок эксплуатации

    Изначально нужно подготовить плазморез к работе – в зависимости от вида он работает от сети 220 или 360 В. Последовательность подготовки следующая:

    1. Устройство устанавливается в месте, где обеспечен хороший доступ воздуха, при этом на него не должны попадать брызги расплавленного металла в процессе работы.
    2. Работать с оборудованием нужно в проветриваемом помещении, оборудованном в соответствии с правилами пожарной безопасности. Аппарат должен быть защищен от случайного попадания влаги – с этой целью его часто оборудуют даже влагомаслоотделителем во избежание их попадания в конструкцию плазмотрона, что ведет к уменьшению срока службы расходных материалов.
    3. Разрезаемый металлопрокат желательно тоже подготовить – лакокрасочное покрытие и коррозия приводят к повышенному дымовыделению, но на качество реза не влияют.
    4. Периодически требуется проверять целостность, чистоту электрода и сопла. Периодичность зависит от интенсивности эксплуатации – так, при постоянной работе они могут требовать замены уже после 8-часовой рабочей смены.
    Читайте также:
    Особенности выбора бокалов для вина

    Качественный рез без наплывов и окалины возможен только при условии правильного выбора силы тока. Подбирается она с учетом вида разрезаемого металла и толщины. Зависимость силы тока для разрезания заготовок толщиной 1 мм из таких материалов:

    • Конструкционная сталь и чугун – 4 А.
    • Цветные металлы и их сплавы – 6 А.

    Также на качество реза влияет и скорость ведения резака. Она может достигать 0,2-2 м/минуту и зависит от толщины, вида материала, установленной силы тока. В автоматизированном оборудовании скорость задается программой, а при ручном процессе за это отвечает резчик.

    Перед началом работы нужно продуть плазмотрон для удаления инородных частиц и конденсата – для этого следует нажать кнопку поджига и выждать примерно полминуты. Затем можно поджигать дежурную дугу, она горит до 2 секунд, после чего зажигается рабочая плазменная дуга.

    Важным моментом при плазменной резке является поддержание постоянного расстояния между соплом и обрабатываемым металлом (обычно 1,6-3 мм) – это влияет на стабильность горения рабочей дуги и качество реза. Однако в продаже есть специальные направляющие для ручных резаков, что значительно облегчает рабочий процесс и увеличивает производительность труда.

    Фото 9. Направляющее приспособление для поддержания постоянного зазора между соплом и заготовкой.

    При работе сопло резака должно быть расположено перпендикулярно разрезаемому металлу или под небольшим углом (отклонение до 10-50°) при раскрое материалов толщиной до 25 % от максимально допустимой для конкретного оборудования. Такой прием позволит минимизировать риски деформации тонколистовых заготовок.

    Виды плазморезов

    Плазмотроны для плазменной резки металлов выпускаются разных модификаций по типу резки, поджига дуги, с различными рабочими параметрами.

    Плазморезы по типу резки

    По виду резки различают ручные аппараты и автоматические машины с ЧПУ. Здесь все зависит от выполняемых работ, максимальной толщины разрезаемого металла.

    Плазморезы для ручной резки

    Плазмотроны для ручной резки применяются в разных отраслях деятельности – от небольших автомастерских до промышленных предприятий. Процесс раскроя предполагает ведение резака вручную – т.е. резчик самостоятельно регулирует скорость реза.

    Фото 10. Ручная плазменная резка

    Ручной процесс резания не обеспечивает такой высокой точности и производительности, как автоматический. Однако аппараты более компакты, что обеспечивает возможность их транспортировки. Инверторные устройства можно переносить даже вручную, так как их вес не превышает 15-20 кг.

    Плазморезы для автоматической резки

    Плазматроны для автоматической резки отличаются конструкцией – она зависит от типа оборудования, на которое будет устанавливаться устройство. Автоматический процесс раскроя отличается повышенной производительностью, обычно выполняется на специальном столе, на который укладываются листы разрезаемого металла. Также машины бывают портативного типа для резания небольших заготовок. Управляются ЧПУ (числовым программным управлением), что минимизирует человеческий фактор.

    Фото 11. Автоматическая плазменная резка

    • высокая скорость резания;
    • повышенная точность и качество реза;
    • автоматизированная настройка рабочих параметров (силы тока, давления газа, расстояния между соплом и заготовкой) с учетом толщины и марки металла.

    Плазморезы по типу используемого газа

    Плазмотроны работают с разными газами – инертными, восстановительными, химически активными и их смесями. Выбираются они в зависимости от марки обрабатываемого металла:

    • Сжатый воздух – черные металлы и медь толщиной до 60 мм, алюминий до 70 мм.
    • Азот – алюминий и медь толщиной до 20 мм, малоуглеродистые низколегированные стали до 30 мм, с высоким содержанием легирующих элементов до 75 мм, латуни до 90 мм, титан неограниченной толщины.
    • Азотоводород – медь, алюминий и их сплавы толщиной до 100 мм.
    • Смесь на основе азота и аргона – высоколегированные материалы толщиной до 50 мм.
    • Аргон и водород – высоколегированные стали, алюминиевые и медные сплавы толщиной до 100 мм.

    Плазморезы по типу поджига дуги

    Производятся с дугой прямого и косвенного действия. Дуга прямого действия возбуждается в результате протекания электрического тока между катодом (неплавящимся электродом) и анодом, в качестве которого выступает металлическая заготовка. Дуга косвенного действия поджигается между катодом и соплом, но такие устройства применяются гораздо реже.

    Рисунок 12. Схемы плазмотронов прямого и косвенного действия

    Плазморезы по типу охлаждения

    Охлаждение плазмотронов может быть следующих типов:

    • Водяное – оборудуются в основном профессиональные модификации, непрерывно работающие на протяжении длительного времени. Циркуляция жидкости в них обеспечивается специальным насосом.
    • Воздушное – оснащаются полупрофессиональные и бытовые модели. Внутренние элементы горелок охлаждаются за счет прохождения сжатого воздуха или газа по каналам. Такие устройства отличаются меньшим ПВ, в процессе работы требуются перерывы.
    Читайте также:
    Нужен ли увлажнитель воздуха летом? Помогает он в жару в квартире или нет? Охлаждает ли он воздух? Можно ли его включать летом?

    Как выбрать плазморез?

    Выбор плазматрона для резки металла выполняется по рабочим характеристикам с учетом выполняемых работ (габаритов, толщины и типа металлопроката).

    Толщина разрезаемого металла и сила тока

    Предполагаемая толщина обрабатываемого металла влияет на номинальную силу тока оборудования – например, чтобы резать черный металл и нержавейку, на каждый 1 мм толщины нужно 4 А мощности. Поэтому для раскроя листовой конструкционной стали 10 мм нужно выставить рабочий ток в 40 А. При этом покупать плазморез лучше с небольшим запасом по мощности.

    Продолжительность включения

    ПВ или продолжительность включения определяет время непрерывной работы устройства. Если в технических характеристиках плазмореза указано ПВ 60 %, то это значит, что из рабочего цикла 10 минут он может непрерывно работать 6 минут. При превышении этого порога вероятен перегрев и выход из строя.

    Рекомендуемые значение ПВ в зависимости от сферы применения:

    • Бытовые нужды – достаточно ПВ 40 %.
    • Мастерские, небольшие компании по металлообработке – ПВ 60 %.
    • Крупные заводы, предприятия по изготовлению металлоконструкций – ПВ 80-100 %.

    Необходимая мощность компрессора

    От мощности компрессора напрямую зависит стабильность процесса плазменной резки. Поэтому аппарат должен обладать большей на 20-25 % производительностью, чем указано в паспорте плазмореза. Также желательно, чтобы он был оборудован масловлагоотделителем для исключения влияния конденсата и примесей на качество плазмы.

    Длина шлангпакета

    Длина шлангпакета может составлять от 1,5 до 8 и более метров, поэтому при выборе нужно руководствоваться габаритными размерами металлопроката, с которым предполагается работать.

    Видео о том, как выбрать плазморез

    Лучшие плазморезы

    Группа компаний ПУРМ производит надежные устройства разного назначения, рассчитанные на интенсивную эксплуатацию даже в суровых климатических и производственных условиях:

    • Ручные полупрофессиональные инверторные – КЕДР CUT 40 и CUT 40В

    Фото 13. Инверторный плазморез типа КЕДР

    • Ручные профессиональные инверторные – ПУРМ-70А и ПУРМ-120А.

    Фото 14. Инверторное устройство ПУРМ-70А

    • Ручные профессиональные трансформаторные – от ПУРМ-140 до ПУРМ-400.
    • Автоматические машины с ЧПУ – «OPTITOME 15», Диагональ, Вертикаль, Нормаль, Параллель и др.

    Фото 15. Машина для плазменной резки OPTITOME 15 с ЧПУ

    Каждый из плазморезов имеет свои преимущества и предназначен для плазменной резки металла с разной толщиной и характеристиками.

    Плазматроны. Схемы, классификация.

    При создании плазмотрона первым шагом является составление схемы его устройства. Исходя из особенностей технологического процесса и условий работы плазмотрона выбираем систему его охлаждения, род тока, плазмообразующую среду, вид и материал электрода, способ стабилизации дуги, перемещения ее электродных пятен и т. д. Различные варианты схем плазмотронов удобнее всего представить в виде классификации (рис.). Данная классификация составлена таким образом, что один из вариантов каждого подраздела является необходимым составным элементом общей схемы плазмотрона любого типа.

    В первую очередь все плазмотроны разделяются на две группы по виду дуги (см. рис.): плазмотроны с дугой прямого и косвенного действия (схемы 1 и 2). Различие тепловых свойств обоих типов плазмотронов и области их применения уже рассматривались выше.

    рис. 1 Классификация плазмотронов по критериям.

    По системе охлаждения электрода и сопла плазмотроны также делятся на два основных типа: с воздушным и с водяным охлаждением (схемы 3, 4). Теплоемкость воды намного выше теплоемкости воздуха и других газов. Поэтому наиболее эффективной и распространенной является водяная система охлаждения, при которой допускаются высокие тепловые нагрузки на электрод и сопло, т. е. обеспечивается нормальная работа плазмотрона при больших токах и высокой степени обжатия плазменной дуги. Однако водяное охлаждение несколько усложняет конструкцию плазмотрона, утяжеляет его из-за наличия водоподводящих шлангов и удорожает эксплуатацию плазменной установки. Чистота воды существенно влияет на эффективность теплоотвода. При больших расходах воды плазменную установку целесообразно оснащать циркуляционной системой охлаждения с использованием дистиллированной воды во избежание образования накипи. Система воздушного охлаждения ввиду низкой эффективности применяется реже, главным образом для охлаждения малоамперных плазменных горелок и ручных плазменных резаков, предназначенных для монтажных работ в зимних условиях. В таких резаках рабочий ток обычно не превышает 300-400 а. В обеих системах охлаждающая среда чаще всего проходит последовательно электродный и сопловой узел через изолирующий корпус плазмотрона. При этом существенную роль с точки зрения эффективности охлаждения играет профиль полостей охлаждения, температура и давление поступающей в плазмотрон охлаждающей среды. Основная задача при выборе системы охлаждения состоит в том, чтобы обеспечить максимальную интен сивность отвода тепла стенками сопла, так как чем выше величина теплового потока, отводимого соплом, тем круче температурный градиент газовой прослойки между столбом дуги и стенками канала сопла и, следовательно, тем выше плотность тока и мощность столба дуги.

    Читайте также:
    Отзывы покупателей о дверях Европан
    рис. 2 Классификация плазмотронов по методам стабилизации дуги.

    Плазмотроны можно классифицировать и по способу стабилизации дуги. Система стабилизации дуги, обеспечивающая сжатие столба и строгую фиксацию его по оси электрода и сопла плазмотрона, является наиболее важным элементом плазмотрона. Существуют три вида стабилизации дуги: газовая, водяная и магнитная. Наиболее простой и распространенной является газовая стабилизация, при которой наружный холодный слой рабочего плазмообразующего газа, омывая стенки столба дуги, охлаждает и сжимает его. При этом в зависимости от способа подачи газа (вдоль или перпендикулярно оси столба) газовая стабилизация может быть аксиальной или вихревой (схемы 5, 6). Наибольшее обжатие дуги достигается при вихревой ее стабилизации, поэтому этот способ используется главным образом в плазмотронах для резки и напыления. При аксиальной стабилизации поток газа, обдувающего столб дуги, имеет более спокойный, ламинарный характер, что обеспечивает лучшие условия защиты нагреваемого изделия от воздействия окружающей среды. Поэтому аксиальная стабилизация применяется в плазмотронах для сварки и наплавки. Иногда применяют двойную стабилизацию дуги (схема 7), при которой сочетается аксиальная подача газа через первичное и вихревая подача через вторичное сопло или наоборот. Столб дуги можно стабилизировать, омывая его водяной струей (схема 8). Образуемый из струи водяной пар служит плазмообразующей средой. При водяной стабилизации можно достигнуть наиболее высокой степени сжатия и температуры столба дуги до 50 000 °К. Однако присутствие паров воды вблизи катодной области приводит к интенсивному сгоранию электродов из любых материалов. В плазмотронах с водяной стабилизацией, предназначенных для резки, используется графитовый электрод, автоматически перемещаемый по мере его сгорания. Плазмотроны с водяной стабилизацией отличаются сложностью конструкции, малой надежностью системы автоматического регулирования подачи электрода и сложностью способов возбуждения дуги. Магнитная стабилизация (схема 9), при которой создается продольное магнитное поле, сжимающее столб дуги, менее эффективно, чем газовая и водяная. Кроме того, надетый на сопло соленоид усложняет конструкцию плазмотрона. Преимущество способа магнитной стабилизации состоит в возможности регулирования степени сжатия столба дуги независимо от расхода рабочего газа, в то время как при газовой и водяной стабилизации рабочий газ является одновременно плазмообразующим и стабилизирующим. На практике наложение продольного магнитного поля применяется не столько для стабилизации дуги, сколько для вращения ее анодного пятна по внутренним стенкам сопла с целью повышения стойкости последнего. Например, в плазмотронах, применяемых для напыления, магнитное вращение анодного пятна газовихревым способом позволяет значительно снизить эрозию сопла и, следовательно, загрязненность плазменной струи.

    Плазмотрон для резки металла: разновидности, фото конструкции и принципа действия + необходимое оборудование для работы

    Плазморез нужен для того, чтобы резать металл. Для этого устройство использует направленные потоки газа, пропущенные через ионизатор. Почему это работает? Дело в законах физики. Благодаря им ионизированный газ способен пропускать ток, из-за этого создается поток плазмы высокого давления, который может с легкостью разрезать металл. Прогресс не стоит на месте.

    Если раньше плазморезы можно было встретить только на больших заводах, то сейчас их можно использовать в быту. Они занимают мало свободного пространства, а их работа осуществляется от сети.

    Содержание

    Как выбрать плазмотрон

    Для этого необходимо учитывать следующие параметры:

    1. Какую максимальную толщину металла может разрезать устройство.
    2. Какую силу тока использует плазморез при работе.
    3. Какая система охлаждения установлена в плазморезе.
    4. Какое напряжение потребляет устройство.

    Наилучший плазморез охлаждается при помощи воды и обладает собственным компрессором для подачи воздуха. Однако такой прибор не подходит для быта. Цена у него также очень высокая.

    Если выбирать между более дешевыми агрегатами, то важно выбрать хорошую систему охлаждения. Если этого не сделать, то при работе плазморез будет отключаться при сильном перегреве.

    Система охлаждения не указывается производителем, поэтому стоит опираться на отзывы покупателей. В статье собраны лучшие плазморезы с учетом данного параметра.

    MICROPLASMA 50

    Данный плазморез подходит для профессиональной резки металла с минимальными погрешностями. Он находится на 10 месте лучших плазморезов. Это произошло из-за того, что он крайне дорогой (около 500 тысяч рублей).

    Однако такая цена оправдана, потому что оборудование является профессиональным и может справиться с любыми задачами.

    • Также это узкоспециализированный прибор. Устройство работает от 220 вольт, однако от обычной розетки эксплуатировать его не получится.
    • С помощью MICROPLASMA 50 удастся разрезать листы металла до 80 мм.
    • Благодаря многочисленным настройкам можно добиться плавного разрезания металла.
    • Также металл не будет терять свою форму, какую толщину бы он не имел.
    Читайте также:
    Обои из Леруа Мерлен: советы по выбору вариантов из последних каталогов (127 фото-идей)

    Еще один недостаток – данное устройство нельзя приобрести в обычном магазине. Его изготавливают на заказ. При этом покупатель может указать производителю, какие опции стоит добавить, а какие убрать.

    РУСЭЛКОМ CUT 40 (КR)

    Благодаря российским инженерам, сегодня мы можем получить такие плазморезы, которые по качеству ничем не уступают западным аналогам. Также российские плазморезы имеют достаточно низкую цену.

    Поэтому представленный агрегат – отличный выбор.

    • Аппарат потребляет 5 киловатт мощности.
    • Его легко может выдержать обычная домашняя розетка, что делает устройство пригодным для бытовых задач.

    Единственный недостаток – здесь отсутствует встроенный компрессор. Еще у устройства присутствует только воздушное охлаждение.

    BRIMA CUT-40

    Данный плазморез имеет демократическую стоимость. Это самый бюджетный аппарат. Максимальная толщина металла, которую можно разрезать – 12 мм. Этого вполне хватит для бытовых задач.

    Также это неплохой результат, учитывая размеры агрегата и его вес. Устройство потребляет 5 киловатт. Все это делает плазморез хорошим вариантом для покупки, но стоит помнить, что здесь нет хорошей защиты от перегрева. Из-за этого аппарат быстро перегревается.

    TRITON CUT 70 PN

    Это качественный, профессиональный инструмент, созданный китайскими инженерами. Им удалось сделать невероятный плазморез.

    Он потребляет 11,5 киловатт, что не позволяет эксплуатировать агрегат от обычной домашней розетки.

    • Ни одна розетка такой нагрузки не сможет выдержать. 32 мм толщины металла можно легко разрезать таким устройством.
    • Несмотря на то, что устройство оснащено только воздушным охлаждением, его коэффициент полезного действия равен 80%.

    Можно выделить недостаток в виде достаточно большой стоимости, но нельзя забывать, что это профессиональный плазморез, и среди профессиональных моделей цена на аппарат не очень высокая.

    Кедр CUT-40

    Это лучший вариант для домашнего использования. Кедр способен работать от обычной розетки. Устройство потребляет 4 киловатта.

    Оно способно резать разнообразные материалы.

    • Главное, чтобы они не превышали 10 мм в толщину.
    • Весомое преимущество у этого плазмореза заключается в возможности гибкой настройки.
    • Не нужно ничего регулировать вручную. Достаточно выбрать тип металла.Это позволит снизить потерю формы у металла.
    • Однако у пользователя пропадает возможность настраивать устройство более точно.
    • Сделать это возможно только при использовании глазомера. В аппарате присутствует проблема перегрева.

    В целом плазморез идеально подходит для дома или гаража.

    РЕСАНТА ИПР-40К

    Создателям данного плазмореза удалось сделать отличное устройство, подходящее для использования в быту и не вызывающее перегрузок. Агрегат легко разрежет металл не толще 12 мм.

    Обладая маленькими размерами, плазморез использует воздушное охлаждение.

    • Для таких компактных размеров это нормально, однако долгой работы от устройства ждать не стоит.
    • Коэффициент полезного действия достаточно низкий и равняется 35%.
    • Это делает аппарат пригодным только для дома.

    Следует относиться с осторожностью к данному плазморез, поскольку встроенные системы защиты могут давать сбои в работе.

    Fubag PLASMA 40

    Обычно плазморезы имеют большие размеры, но не в этом случае. Данный аппарат – очень маленькое устройство, но производитель сумел поместить внутрь передовое оборудование.

    • Примечательно, что это профессиональный плазморез, который нельзя использовать в домашних условиях.
    • Он потребляет 3,8 киловатт. Максимальная толщина металла при резке должна составлять 15 мм.
    • Разработчики также сделали нормальные системы охлаждения. Благодаря небольшому весу агрегат легко переносить.

    Используя плазморез, можно легко разрезать любой металл. Важно лишь правильно его выбрать в зависимости от поставленной задачи.

    Классификация плазмотронов.

    Различные варианты схем плазмотронов удобнее всего представить в виде классификации (Рис. 2).

    Рис. 2. Классификация плазмотронов.

    В первую очередь все плазмотроны разделяются на две группы по виду дуги: прямого действия и косвенного действия.

    По системе охлаждения электрода и плазмообразующего сопла плазмотроны делятся на два основных типа: с воздушным и с водяным охлаждением. Могут быть плазмотроны со смешанной системой охлаждения теплонагруженных узлов. Теплоемкость воды намного выше теплоемкости воздуха и других газов, поэтому, наиболее эффективной и распространенной является водяная система охлаждения плазмотронов, которая обеспечивает высокую мощность и высокую степень сжатия дуги.

    Плазмотроны можно классифицировать по способу стабилизации сжатой дуги. Система стабилизации сжатой дуги обеспечивает сжатие столба дуги и строгую фиксацию его по оси сопла плазмотрона и является одним из важнейших элементов плазмотрона. Существует три вида стабилизации сжатой дуги: газовая водяная и магнитная. Наиболее простой и распространенной является газовая стабилизация, при которой наружный, холодный слой рабочего (плазмообразующего) газа омывая столб дуги, охлаждают и сжимают его. При этом, в зависимости от способа подачи газа, газовая стабилизация может быть аксиальной или вихревой. Наибольшее обжатие дуги достигается при вихревой стабилизации, используется для резки и напыления. При аксиальной стабилизации обеспечивается ламинарный характер истечения струи из плазмообразующего сопла. При водяной стабилизации можно достигнуть наиболее высокой степени сжатия и температуры столба дуги (50 – 70 тыс. К). Однако присутствие паров воды приводит к интенсивному сгоранию электродов из любых материалов, поэтому используются расходуемые (чаще графитовые) электроды, автоматически перемещающиеся по мере сгорания. Магнитная стабилизация, при которой создаваемое продольное магнитное поле сжимает столб дуги, менее эффективна чем водяная и газовая. Кроме того наличие соленоида усложняет конструкцию плазмотрона и увеличивает его габариты. Преимущество магнитной стабилизации состоит в возможности регулирования степени сжатия дуги не зависимо от расхода рабочего газа. На практике наложение продольного магнитного поля применяется для вращения анодного пятна по внутренним стенкам сопла , при работе в режиме косвенной дуги, с целью повышения стойкости последнего.

    Читайте также:
    Печное отопление с грубой: пошаговая инструкция, фото, чертежи

    По виду электрода катода плазмотроны постоянного тока можно разделить на две группы: со стержневым и с распределенным катодом. В плазмотронах со стержневым катодом, катодное пятно фиксируется на торце электрода, а в плазмотронах с распределенным катодом – интенсивно перемещается с помощью газовихревого или магнитного вращения. Стержневые катоды могут быть трех видов: расходуемый, газозащитный и пленкозащитный. Расходуемый, чаще всего графитовый, электрод несмотря на высокую температуру плавления имеет повышенный расход из-за возгонки вблизи температуры плавления. Газозащитный вольфрамовый электрод – самый распространенный из всех видов электродов. Вольфрам имеет высокую прочность и достаточно высокие электро- и теплопроводность.

    При работе в инертной среде (аргон гелий) при нагрузке j = 15 – 20 А/мм 2 вольфрам практически не расходуется. Пленкозащитные катоды обладают высокой стойкостью в активных средах (воздух, углекислый газ, технический азот). Они представляют собой стержень из циркония или гафния запрессованный в медной обойме. Высокая термостойкость таких катодов обусловлена образованием стойкой тугоплавкой пленки из оксидов и нитридов, защищающей чистый металл от испарения. Активная вставка расходуется в основном при включении дуги, вследствие разрушения пленки от термоудара. При использовании циркониевого электрода допускается большая чем для вольфрама плотность тока, достигающая 80 – 100 А/мм2. При работе плазмотрона с окислительной плазмообразующей средой на больших токах (1000 А и более) используются разнообразные виды распределенных катодов, наиболее распространенными из которых являются полый, дисковый и кольцевой. Недостатками распределенных катодов являются сложность их конструкции, трудность равномерного перемещения катодного пятна по всей поверхности электрода, низкая стабильность горения дуги, возрастание напряжения прикатодной области дуги и связанное с этим увеличение потерь мощности в электроде.

    Классификация плазмотронов по плазмообразующей среде. Состав плазмообразующей среды диктуется технологическим процессом и в свою очередь является определяющим фактором при выборе схемы плазмотрона. По химическому воздействию на обрабатываемое изделие и электроды плазмотрона все плазмообразующие среды можно разделить на три большие группы: инертная, восстановительная и окислительная.

    По роду тока плазмотроны отличаются большим многообразием. Подавляющее большинство плазмотронов работает на постоянном токе прямой полярности. Это объясняется тем, что на аноде дуги выделяется большее количество тепла, чем на катоде. Тепловая мощность, выделяемая в электроде плазмотрона, в отличие от плавящегося электрода сварочной дуги является не только бесполезной, но и вредной. Предельно допустимая токовая нагрузка на лантанированный вольфрамовый электрод, на переменном токе примерно в два раза, а на обратной полярности, при использовании постоянного тока, в десять раз ниже, чем на прямой полярности. Поэтому плазмотроны постоянного тока прямой полярности имеют наиболее высокий коэффициент использования полезной мощности. При работе плазмотрона на переменном токе прохождение тока через нуль может вызвать погасание дуги, поэтому напряжение холостого хода источника питания переменным током не менее чем вдвое превышает рабочее напряжение дуги. Плазмотроны переменного тока рекомендуется применять для сварки алюминиевых сплавов, так как в периоды обратной полярности за счет действия эффекта катодного распыления разрушается тугоплавкая окисная пленка, препятствующая процессу сплавления металла. Существует несколько схем плазмотронов переменного тока. На схемах 20 и 21 плазмотроны питаются от однофазного трансформатора. В схеме 21 осуществлена вентильная коммутация тока таким образом, что электрод функционирует только как катод (в полупериод прямой полярности), а сопло – как анод (в полупериод обратной полярности). При такой схеме обеспечивается большая стойкость вольфрамового электрода. Однако с ростом тока ухудшаются условия работы сопла, а при работе на токах ниже 150 А нарушается стабильность горения дуги. Стабильность горения дуги обеспечивается при трехфазной схеме питания плазмотрона, однако, электроды и сопло находятся в сравнительно тяжелых условиях работы, и значительно усложняется конструкция плазмотрона. В ряде случаев питание плазмотронов выполняют комбинированным, для повышения стабильности горения дуги переменного тока. Наряду с дуговыми плазмотронами, работающими на токе промышленной частоты, разработаны высокочастотные и сверхвысокочастотные плазмотроны (схемы 25, 26).

    Читайте также:
    Плитка в марокканском стиле: восточные нотки в интерьере

    Плазмотроны для резки листового металла и их специфические особенности

    Обработка (резка) металла с помощью плазмы – распространённая технология, по частоте использования уже конкурирующая с резкой лазерной и даже газовой. Технически плазмой называют ионизированный газ, доведённый до этого состояния путём подвода значительного количества энергии извне (например, путём сильного нагрева). Сам узел генерации плазмы принято называть “плазменным резаком”, а весь аппарат – “плазмотроном”.

    Вопросы классификации

    Прежде всего следует отличать аппараты ручные, где за перемещение/воздействие плазменного резака на предмет отвечает человек-оператор, от устройств автоматических, где резак полностью управляется компьютером, работающим по заданной программе – и таких аппаратов сейчас везде подавляющее большинство. В качестве используемого для создания плазмы “первичного рабочего тела” могут выступать самые различные газы – от водяного пара и воздуха до так называемых “инертных газов” либо вообще водорода, а конкретный выбор зависит от того, на обработку каких именно металлов/сплавов ориентирован аппарат (учитывается их склонность к окислению, прямому химическому взаимодействию с выбранным газом и так далее).

    Важно различать плазматроны для резки металла по самому способу создания высокотемпературной плазмы (в широком ассортименте представляет компания “Сварочные технологии”). Чаще всего для этих целей применяется электрический дуговой разряд в газе между специальными электродами, а полученная плазма “выдувается” наружу – так работают аппараты “с косвенной дугой”. Если же в качестве одного из электродов для ведения дугового разряда используется сам обрабатываемый металл, то это будет аппарат “с прямой дугой”. Сложности с дуговым способом создания плазмы очевидны: участвующие в этом процессе электроды быстро (

    несколько часов) разрушаются даже в том случае, если сделаны из таких тугоплавких металлов как гафний или вольфрам. В некоторых модификациях плазменных резаков “время жизни” значительно увеличивают за счёт принудительного вращения электродов или самой дуги.

    Полностью исключить эрозию электродов можно, если принципиально отказаться от электрической дуги как метода подвода энергии к образующейся плазме – и такие варианты плазмотронов используют индукционный либо ёмкостной подогрев рабочего тела путём специального высокочастотного воздействия, что некоторым образом роднит их с бытовой СВЧ-печью. Значительное распространение также получили комбинированные схемы – например, резаки с магнитным сжатием объёма дуги. Отметим, что заинтересованному в более детальным рассмотрением вопроса конструкции плазмотронов читателю следует обратиться к специализированной литературе.

    Беглое сравнение газовых резаков, плазмотронов и аппаратов лазерной резки

    Рабочее тело в газовом резаке не может быть разогрето свыше

    двух-трёх тысяч градусов Цельсия, в то время как струя из плазмотрона может быть достаточно легко доведена до температуры в несколько десятков тысяч градусов и даже выше – соответственно, ни один земной материал противостоять ей в принципе не в состоянии. В аппарате же лазерной резки лучистая энергия в виде сфокусированного лазерного луча действует напрямую на материал, что делает резку зависимой от отражающих свойств самого материала (медь/алюминий и ряд их сплавов обычно плохо поддаются резке распространёнными промышленными лазерами).

    С точки зрения точности лазерная резка выигрывает у плазменной, однако глубина реза материала у плазмотрона обычно в разы выше и может достигать десятков сантиметров. Расплачиваться за это приходится высокой конусностью зоны реза и низким качеством полученной поверхности, часто требующей дополнительной постобработки (для наглядности можно представить себе “резку” фигуры из песка с помощью струи воды из детской “брызгалки” – эти процессы имеют между собой достаточно много общего). Ещё один важный недостаток плазменной резки – это возможный перегрев и термическая деформация разрезаемого материала в областях, непосредственно прилегающих к зоне реза.

    _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

    Особенности классификации и выбор плазмотронов

    История плазмотрона берет свое начало с середины прошлого века. Производство тугоплавких металлов, набиравшее в то время обороты, потребовало особой технологии обработки. Еще одним фактором, послужившим началу выпуска устройств, стала потребность в мощном источнике света и тепла. Чтобы ответить на вопрос, какой плазмотрон лучше, следует сначала разобраться с особенностями этого технического прибора, рассмотреть его разновидности.

    Читайте также:
    Одеяла «AlViTek»: летние и зимние классические модели, отзывы

    Краткое содержимое статьи:

    • Плазмотрон: общие черты
    • Элементы прибора
    • Разновидности плазмотронов
    • Электродуговые плазмотроны
    • Высокочастотные плазморезы
    • Комбинированные устройства
    • Плазменная резка металлов: тройка лидеров
    • Фото плазмотрона в работе

    Плазмотрон: общие черты

    Плазмотрон представляет собой особое техническое устройство, благодаря которому электрический ток преобразуется в плазму, а последняя служит для резки металлических материалов разной толщины. К особенностям современных приборов относятся:

    • возможность получения высоких температурных показателей, добиться которых невозможно при помощи обычного топлива;
    • простота управления и регулировки (настройка пуска, остановки и мощности);
    • высокая степень надежности и компактные размеры.

    Элементы прибора

    Устройство плазмотрона представлено таким образом, чтобы обеспечивать резку металлов, относящихся к классу тугоплавких. Электрод (катод) имеет специальную циркониевую или гафниевую вставку. Использование указанных металлов при высоких температурах позволяет добиться эффекта выбивания электронов с их поверхности (термоэлектронная эмиссия).

    Сопло – еще один расходный элемент плазмотрона, который всегда изолируется от катода. Прибор также оснащен механизмом для закручивания газа, образующего плазму.



    Расходники способны функционировать в течение одной 8-часовой рабочей смены, если речь идет об обработке металла толщиной до 1 см. Далее они подлежат замене, причем последнюю желательно проводить одновременно для катода и сопла.

    При несоблюдении сроков замены качество получаемого реза значительно ухудшается, могут появиться волны или дать о себе знать эффект реза под углом. Если гафниевая или циркониевая вставка выгорят более чем на 2 мм, то электрод пригорит. Следствием станет значительный перегрев устройства.

    Чтобы расплавленный обрабатываемый материал не повредил элементы плазмотрона, его оснащают защитным кожухом. Регулярный демонтаж и чистка кожуха – залог долгой и качественной работы всего прибора. При несоблюдении элементарных условий эксплуатации можно в скором времени добиться серьезной поломки плазмореза. Не менее важно чистить и другие элементы.

    Разновидности плазмотронов

    Весь спектр современных технических приборов для резки металлов можно поделить на три класса:

    • плазмотроны на электрической дуге;
    • высокочастотные плазморезы;
    • комбинированные устройства.

    Чтобы понять особенности работы каждого вида плазмотрона из обозначенных классов, следует рассмотреть их по отдельности.

    Электродуговые плазмотроны

    Все приборы этого класса оснащаются анодом и катодом, которые подключаются к источнику постоянного тока. Роль хладагента выполняет обычная вода, циркулирующая по специальным каналам. На рынке можно встретить устройства с электролитическим электродом. Последний также может вращаться.

    Высокочастотные плазморезы

    Особенностью приборов данного класса является отсутствие электродов, поскольку связь с питающим источником осуществляется благодаря индуктивному (или емкостному) принципу. Соответственно, плазматроны делятся на индукционные и емкостные.

    Принцип работы плазмотронов, принадлежащих к классу высокочастотных устройств, подразумевает выполнение камеры, где происходит разряд, из не проводящих ток материалов. Зачастую применяется стекло или керамика.

    Изоляция стенок осуществляется по газодинамическому принципу, поэтому приборы застрахованы от перегрева и могут охлаждаться за счет воздуха.

    Комбинированные устройства

    Приборы сочетают в себе работу дугового разряда (его горение) и работу токов высокой частоты. Причем в некоторых приборах дуговой разряд дополнительно сжимается благодаря внешнему магнитному полю. Помимо указанного деления приборы подразделяются на виды согласно способу их охлаждения, способу стабилизации электрической дуги и т.д.

    Плазменная резка металлов: тройка лидеров

    Критерием для определения лучших производителей плазмотронов являются: надежность устройства, его стоимость и вес, а также функциональность.

    Сварог CUT 40B (R34) представляет собой превосходное сочетание стоимости аппарата и показателей мощности. Средняя рыночная цена составляет 28 тысяч рублей. Прибор отличается компактными размерами и небольшим весом. Оптимален для разрезания тонколистового металла.



    Эргономичная панель управления в сочетании с разъемом для присоединения горелки делают работу с устройством комфортной и простой. Недостатком является ограниченный рабочий ресурс.

    Aurora Pro AirForce 60 IGBT – зарекомендовал себя как наиболее энергосберегающий прибор. Цена порядка 40 тысяч рублей. Справляется с разрезанием мягкой стали, алюминия, меди. Благодаря режущему току в 60 А прибор способен справиться с 20-миллиметровой сталью. Минусом является плохая приспособленность к условиям промышленного поточного использования.



    Brima CUT 120 идеален для работы с толстым материалом. Стоит прибор порядка 90 тысяч рублей. Если взглянуть на фото плазмотрона, то в глаза сразу бросается небольшой размер трансформатора. Отсюда проистекает и малый вес прибора. Толщина металла, подвергаемого обработке, может доходить до 35 мм. Главный недостаток – чувствительность к влажной среде.

  • Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: