Плазменная резка металла

Разрезание металла осуществляется двумя основными способами – термическим и механическим. Резка плазмой – это способ термического воздействия на металлический материал, при котором применяется ионизированный газ.

Данный метод резки отлично подходит не только для толстых листовых материалов, но и для тонкого листового железа.

Плазма не является исключительно техногенным изобретением, ее можно встретить и в природе, в верхних слоях земной атмосферы. Северное сияние как раз является продуктом солнечного ветра, выработанного из плазмы. Огонь с высоким температурным показателем также включает в свой состав плазму.

Большая часть визуальной Вселенной состоит из плазмы. Не обошлась без нее и бытовая жизнь, ведь в телевизионных устройствах и неоновых вывесках плазма тоже присутствует.

Плазма – это сходная с газом электропроводящая ионизированная субстанция. Часть атомов плазмы не содержит электронов. При этом свободные электроны двигаются близ атомов. Газ преобразуется в плазму в результате интенсивного нагрева (ионизации).

Атомы плазмы исключают постоянный контакт между собой, что делает ее схожей с газом. Но, учитывая способность плазмы течь под воздействием электричества и магнитного поля, можно сравнить поведение плазмы с жидкостью.

Происходит взаимодействие сжатого газообразного вещества с электродом, далее посредством ионизации создается высокое давление. В результате повышения давления плазма поступает к режущей части.

Режущее приспособление сужает поток, образуя струю плазмы. Далее она наносится на заготовочный материал. Электропроводность плазмы обеспечивает соединение материала с землей посредством рабочей поверхности для обработки металлов. При взаимодействии дуги с материалом, последний, под влиянием высокой температуры, начинает плавиться. В это время расплавленный метал выдувается скоростными газами.

Данный метод, помимо высокой частоты, предусматривает использование искры повышенного напряжения. Данная искра возникает при контакте плазменной горелки с металлической поверхностью. При этом происходит замыкание цепи, после чего создается искра, образующая плазму.

Следующий вариант плазменной обработки предусматривает использование пилотной дуги. При данной методике искра появляется внутри горелки посредством цепи повышенного напряжения и низкого тока. Создаваемая искрой вспомогательная дуга являет собой некоторое количество плазмы. Возникновение режущей дуги происходит в результате контакта дуги дополнительной с металлической заготовкой. Далее можно осуществлять резку металла.

Третий способ заключается в применении плазмотрона и подпружиненной части. При данном способе резак, прижатый к заготовке, создает короткое замыкание, после чего запускается течение тока. Образование вспомогательной дуги происходит при изъятии давления. Далее, как и в предыдущей методике, дуга взаимодействует с металлической поверхностью заготовки.

Обрабатывая цветные металлы, такие как медь и алюминий, а также изготовленные на их основе сплавы, следует применять данные газообразные вещества:

• Сжатый воздух. Его основой являются азот и кислород. В сочетании два данных газа образуют насыщенную энергией смесь. В роли плазменного вещества воздух отлично подходит для работы с высоколегированными марками стали и алюминием, а также нелегированными и низколегированными металлическими материалами. Чаще всего воздушная смесь актуальна при ручной обработке металла и при работе с тонким листом. Всегда, когда в качестве плазменного вещества используется воздух, кромки на разрезе будут прямыми и гладкими. Однако следует помнить, что кромки такого реза необходимо подвергнуть механической обработке во избежание пор на будущем сварном шве;
• Кислород. В роли газа для резки кислород используется при работе с нелегированными и низколегированными марками стали. При смешении кислорода с расплавом снижается вязкость последнего, в результате чего расплавляемый материал приобретает высокую текучесть. В результате данного процесса на выходе получаются идеально ровные кромки, при этом на верхних краях не будет скруглений. Использование кислорода позволяет добиться более высоких скоростей резки металла, которых невозможно достичь, применяя азот или воздух. Использование кислорода позволяет избежать насыщения поверхности разреза азотом, что значительно сокращает риск образования пор при последующих сварочных работах;
• Аргон. Данное вещество из периодической таблицы Менделеева является инертным газом, выпускаемым для решения коммерческих задач с использованием способа воздушной сепарации. Инертность аргона придает ему химическую нейтральность. Высокая атомная масса позволяет аргону вытеснять расплавленную субстанцию из зоны воздействия на металл. Данный процесс становится возможным благодаря повышенной плотности импульсов, испускаемых плазменной струей. Аргон нельзя назвать наилучшим газом для резки ввиду низкой теплопроводности и энтальпии. Данные свойства негативно сказываются на скорости резки, а значит поверхность среза будет иметь чешуйчатый вид и ей не избежать скруглений;
• Водород. Данный газ является противоположностью аргону, ведь его атомная масса незначительна, а теплопроводность достаточно велика. В процессе ионизации водорода из дуги происходит высвобождение значительного количества энергии. Далее вытекающая дуга обжимается. Данные физические свойства говорят о том, что водород не желателен в качестве плазменного газа;
• Азот. Данный газ во многом схож с кислородом. Азот вполне можно использовать как самостоятельный плазменный газ. Азот обеспечивает высокую скорость резки металла, исключая образование оксидов. Минусом использования азота является значительное количество бороздок, образующихся в результате резки. Добиться абсолютной параллельности между сторонами будет практически невозможно. Угол скоса будет зависеть от выставленных при настройке скорости реза и объема газа. Сильно насыщенная азотом поверхность среза в дальнейшем негативно скажется на качестве сварочных работ. На краях реза такого металла образуются поры.

Основные плюсы плазменной резки:

• Позволяет работать с любыми материалами, проводящими ток. Возможности той же газовой резки ограничиваются исключительно черными металлами;
• При толщине материала до 50 мм гарантируется отличное качество реза;
• Возможность работать с заготовками до 150 мм;
• Можно осуществлять в воде;
• Небольшой пропил по сравнению с резкой газом;
• Повышенная скорость работы с материалом.

Основные недостатки плазменной резки:

• Большая зона термического влияния по сравнению с резкой лазером;
• При обработке тоненьких листов качество будет уступать лазеру;
• По сравнению с лазерной резкой менее точные допуски;
• Меньшая, чем при газовой резке, рабочая толщина;
• Пропил шире, чем при работе с лазером;
• Сложность процесса требует особых навыков оператора;
• Необходимо размещать заготовку строго под прямым углом к резцу;
• В процессе контакта металла с плазмой образуется большое количество вредных веществ.

Предыдущая статья:

Следующая статья: