Ручная плазменная резка: аппараты, оборудование, видео. Особенности плазменной резки металла Плазменная резка стали

Обычные сварочные аппараты не удобны при резке металлов и требуют особых навыков и практики у человека, использующего их для проведения работ по раскрою. Плазменные устройства более удобны и просты в эксплуатации.

Первые модели плазменных резаков использовались исключительно в промышленных целях: машино- и судостроении, изготовлении металлоконструкций и т. д., то современный плазморез можно встретить и в обычном гараже используемую для личных нужд. Аппарат для плазменной резки металла позволяет точнее управлять технологическим процессом, а также значительно облегчает проведение работ.

Что такое плазморез, что им можно делать

Переносная ручная плазменная резка металла в бытовых целях используется в основном во время капитального строительства. Плазморез позволяет заменить малоэффективную и опасную болгарку. С помощью плазмореза можно раскраивать необходимый листовой металлопрокат и трубы.

Еще одна сфера, где пригодится ручной аппарат плазменной резки металла - это художественная обработка материала. Точность, простота в эксплуатации и доступность использования плазменной установки практически в любых условиях, позволяет использовать оборудование в следующих целях:

В зависимости от основного назначения, аппарат для резки металла плазмой может отличаться техническими характеристиками и возможностями. Перед выбором плазменного оборудования следует определиться, как именно будет использоваться резак.

Принцип работы плазмореза, как устроен плазморез

Воздушно-плазменная резка основана на принципе подачи разогретого воздуха под давлением на обрабатываемую поверхность. Что такое плазма - это воздух, который разогревается до температуры 25 – 30 тыс. градусов с помощью электрической дуги.

Что происходит при этом? Принцип действия плазмореза основан на изменении свойств воздуха при его моментальном разогревании до максимально высоких температур. В этот момент воздух ионизируется и благодаря этому начинает пропускать электрический ток.

Двойное воздействие плазмы и электричества позволяет ускорить процесс резки металла. Чтобы это стало возможным в конструкцию резака входят следующие узлы:

Для мощных промышленных устройств понадобится отдельно приобрести не только компрессор, но и осушитель воздуха. При выборе плазмореза необходимо проследить, чтобы параметры каждого из этих узлов подходили остальным устройствам.

Какой и как выбрать плазморез для дома

При выборе плазмореза для дома необходимо учитывать не только технические параметры и производительность самой установки, но и комплектующие устройства. Обратить внимание необходимо на следующее:

Многие критерии критичные для промышленного оборудования практически не влияют на производительность бытовой модели. Продолжительности работы плазмореза с индексом ПВ 50% будет достаточно для проведения работ в доме. Промышленное оборудование обычно имеет коэффициент равный 100%.

Как правильно резать плазморезом

Правильно работать плазморезом можно научиться практически с первого раза. Качественный рез достигается благодаря практике. Основные принципы работы с плазменным оборудованием следующие:

При работе с плазматроном необходимо соблюдать требования относительно использования средств индивидуальной защиты. Потребуется одевать очки для плазменной резки и перчатки, даже если планируется использовать аппарат относительно короткое время.

Ручная газовая и плазменная резка металла, что лучше

Выбирая, что именно лучше следует учитывать цели, которые планируется достичь с использованием данной установки, желаемое качество выполнения работ и другие факторы.

Минусами газовой резки является зависимость от баллонов, что не всегда удобно, а для бытовых условий заправить их часто проблематично.

Плазменная резка имеет свои минусы, связанные в основном с тем, что качество реза напрямую зависит от профессионализма мастера. Также подаваемый воздух должен соответствовать определенным критериям, что требует использования дополнительного оборудования.

При плазменной резке может понадобиться использовать не только очки для работы, но и респираторную маску, и другие средства защиты. Проводить работы в помещении без хорошей вентиляции запрещается.

Ручная плазменная резка является незаменимым универсальным методом обработки металлов своими руками. Устаревшие громоздкие газовые резаки уже не идут в сравнения с постоянно совершенствующимися, мобильными и доступными аппаратами для плазменной резки. С их помощью обучение методики высокоскоростной резки металлов не требует нескольких лет, а становится доступным после практических занятий.

Технология выполнения ручной плазменной резки металла

Ручная резка плазмой и обучение технологии обработки металла зависит от вида конкретного оборудования, а именно типа плазмотрона.

Особенности агрегатов плазменной резки

Плазменный резак косвенного действия. Используется для не металлических материалов, и он основан на получении реза непосредственной струей плазмы, выходящей из сопла под большим давлением. Это специфическая техника, которая не является востребованной для применения вне производства.

Плазменный резак прямого действия. Металлическая деталь подключается к электрической сети и является непосредственным участником образования сварочной дуги в потоке газа. Все металла руками работает на данном принципе.

Самой востребованной и экономически выгодной обработкой металла руками является применение воздушно-плазменной резки. Такой способ раскроя металла стал уже традиционным для ручной обработки, так как позволяет в разы сократить время выполнения реза и не требует наличия специальных навыков работы с режущими газами.

Использование воздуха в качестве плазмо-обрабатывающего газа имеет свои преимущества (экономия на расходном газе) и недостатки (габаритный, тяжелый аппарат). Недостатки вызваны наличием - источника питания. Современный дизайн ручных установок для плазменного раскроя направлен на удобное использование инверторов, поэтому они имеют несколько ручек, подъемных ремней, колесики для передвижения и корпус из легкого материала.

Конструкция оборудования для ручной резки

Главным элементом конструкции является плазменный резак (плазмотрон), который в свою очередь состоит из нескольких частей:

• Форсунка.

• Катод.
• Сопло с защитным клапаном.
• Роликовый упор.
• Головка резака.
• Кабель-шланг.

Их вид влияет на работу всей режущей установки.

Плазменная резка руками напрямую зависит от вида сопла, используемого в плазмотроне. Определяющей его характеристикой является диаметр, который влияет на:

1. скорость формирования режущей дуги и всего процесса обработки металла;
2. количество пропускаемого газа (воздуха);
3. ширину получаемого реза;
4. чистоту получаемого реза, гладкость кромок;
5. скорость охлаждения расплавленного металла.

Сопло относится к часто заменяемым деталям аппарата ручной резки и поэтому его вид можно подобрать самостоятельно. Для улучшения общих характеристик работы режущей системы можно увеличить длину сопла, но не более чем в полтора раза.

Инструкция выполнения ручной плазменной резки

1. Установка аппарата. Инвертор плазменной резки должен размещаться на свободном пространстве, чтобы со всех сторон к нему был доступ воздуха.
2. Сборка аппарата. Подключение всех кабелей проводится строго по инструкции аппарата с соблюдением техники безопасности.
3. Подключение аппарата в сеть. Подобное оборудование подключается к сети с напряжением в 220 - 230 В. Перепады напряжения в сети не должны сказаться на выходной мощности резака.
4. Выбор материала. Все аппараты для ручной резки имеют ограниченную мощность и предназначены для раскроя металла находящегося в определенном диапазоне толщин. За счет уменьшения силы тока можно добиться качественного реза и для меньшей толщины, но не желательно применять аппарат для толщин, выходящих из рекомендованных рамок.
5. Образование дежурной дуги. При включении аппарата возникает электрическая дуга длиной не более 40 мм и с током в ней не более 65 - 70 А.
6. Образование режущей дуги. При касании к подключенной к аппарату металлической поверхности ток увеличивается в разы, повышается расход воздуха и в несколько раз увеличивается температура режущего факела. При этом дежурная дуга автоматически отключается.
7. Непрерывное время работы. Оборудование для ручной плазменной резки рассчитано не более чем на 30 минутную непрерывную работу, после чего ему необходимо время для остывания.

Для бытового применения ручных аппаратов раскроя использование сжатого воздуха является достаточным. Защитные газы и газо-воздушные смеси необходимы для более сложной обработки металла большой толщины, они являются востребованными на производстве.

Критерии выбора аппарата для ручной плазменной резки

При подборе аппарата следует обратить внимание на несколько важных вопросов:

1. Сфера применения. Обучение технологии плазменной обработки металла или использование для металла только одного вида требует аппаратов с разной силой тока. Так же чем толще обрабатываемый металл, тем больше должна быть рабочая сила тока.
2. Возможность простой и плавной регулировки параметров аппарата. Наличие ступенчатой регулировки усложнит процесс подбора и настройки рабочей силы тока для разных металлов.
3. Условия эксплуатации. Класс электрозащиты, пожаробезопасности, а так же возможность работы в условиях пониженных температур имеют значения.
4. Тип аппарата. Наличие встроенного компрессора для получения рабочего сжатого воздуха не является обязательным для каждого аппарата. Многие полупрофессиональные модели имеют отдельный мобильный блок компрессора. Такие модели являются более долговечными и рассчитаны на постоянное интенсивное использование.
5. Экономичность. Стоит обратить внимание не только на показатели энергопотребления, но и расход воздуха, который не должен превышать количество, производимое самим аппаратом за одну минуту.

Для обработки различных металла своими руками целесообразней использовать инвертор плазменной резки. Он наиболее эффективен для работы с коррозионностойкими нержавеющими сталями (толщиной 4 - 6 см), с чугуном, с титаном и с мягкими металлами (алюминий, медь). В настоящее время цена подобного оборудования является приемлемой, а модельный ряд от разных производителей ориентирован на любого покупателя.

Преимущества использования ручной плазменной резки

Основными преимуществами плазменной резки являются:

• Компактность оборудования.
• Небольшой уровень энергозатрат;
• Надежность получения реза различных металлов.
• Высокий КПД.
• Высокоскоростная обработка металла.
• Независимость от перепадов напряжения в сети.
• Наличие принудительного воздушного охлаждения и защиты от перегрева.
• Простой запуск устройства.

Универсальность подобных аппаратов позволяет работать с различными металлами и при этом не перегревать зону термического влияния резака, что исключает возникновения дефектов.

Для эффективной обработки ряда металлов часто используется плазменная резка, принцип работы которой заключается в применении плазменной дуги.

1 Технология плазменной резки металла

Интересующий нас процесс резки плазменной дугой в мировой практике "скрывается" под аббревиатурой PAC. Под плазмой понимают высокотемпературный ионизированный газ, который может проводить электроток. А плазменная дуга формируется в агрегате под названием плазмотрон из обычной электрической.

Последнюю сжимают, а затем привносят в нее газ, обладающий возможностью образования плазмы. Чуть ниже будет рассказано о том, какое значение для процесса плазменной резки имеют такие плазмообразующие газы.

Технологически существует две методики резки:

2 Плазменная резка – принцип работы плазмотрона

Плазмотрон представляет собой устройство плазменной резки, в корпусе которого размещают небольшую по сечению дуговую камеру цилиндрической формы. На выходе из нее имеется канал, который создает сжатую дугу. С задней стороны такой камеры располагается сварочный стержень.

Между наконечником устройства и электродом зажигают предварительную дугу. Эта стадия необходима, так как возбуждения дуги между разрезаемым материалом и электродом добиться практически невозможно.Указанная предварительная дуга выходит из сопла плазмотрона, соприкасается с факелом, и в этот момент создается уже непосредственно рабочий поток.

После этого формирующий канал полностью заполняется столбом плазменной дуги, газ, образующий плазму, поступает в камеру плазмотрона, где происходит его нагрев, а затем ионизация и увеличение в объеме. Описанная схема обуславливает высокую температуру дуги (до 30 тысяч градусов по Цельсию) и такую же мощную скорость истекания газа из сопла (до 3 километров в секунду).

3 Плазмообразующие газы и их влияние на возможности резки

Плазмообразующая среда – это, пожалуй, ключевой параметр процесса, который определяет его технологический потенциал. От состава данной среды зависит возможность:

• настройки показателя теплового потока в зоне обработки металла и плотности тока в нем (за счет изменения отношения сечения сопла к току);
• варьирования объема тепловой энергии в широких пределах;
• регулирования показателя поверхностного напряжения, химсостава и вязкости материала, который подвергается резке;
• контроля глубины насыщенного газом слоя, а также характера химических и физических процессов в зоне обработки;
• защиты от появления подплывов на металлических и (на их нижних краях);
• формирования оптимальных условий для выноса из полости реза расплавленного металла.

Кроме того, многие технические параметры оборудования, используемого для плазменной резки, также зависят от состава описываемой нами среды, в частности следующие:

• конструкция охлаждающего механизма для сопел устройства;
• вариант крепления в плазмотроне катода, его материал и уровень интенсивности подачи на него охлаждающей жидкости;
• схема управления агрегатом (его циклограмма определяются именно расходом и составом газа, используемого для формирования плазмы);
• динамические и статические (внешние) характеристики источника питания, а также показатель его мощности.

Мало знать, как работает плазменная резка, кроме этого следует правильно подбирать комбинацию газов для создания плазмообразующей среды, принимая во внимание цену применяемых материалов и непосредственно себестоимость операции резки.

Как правило, для полуавтоматической и ручной обработки коррозионностойких сплавов, а также машинной и экономичной ручной обработки меди и алюминия используют среду, образованную азотом. А вот уже низколегированная углеродистая сталь лучше режется в кислородной смеси, которую категорически нельзя применять для обработки изделий из алюминия, стойкой против коррозии стали и меди.

4 Достоинства и недостатки плазменной резки

Сам принцип работы плазменной резки обуславливает преимущества данной технологии перед газовыми методиками обработки неметаллических и металлических изделий. К главным достоинствам использования плазменного оборудования можно отнести следующие факты:

• универсальность технологии: практически все известные материалы можно резать при помощи плазменной дуги, начиная от чугуна и меди и заканчивая алюминиевыми и стальными ;
• высокая скорость операции для металлов средней и малой толщины;
• резы получаются по-настоящему качественными и высокоточными, что нередко дает возможность не производить дополнительную механическую обработку изделий;
• минимальное загрязнение воздуха;
• отсутствие необходимости выполнять предварительный прогрев металла для его резки, что позволяет уменьшать (и существенно) время прожига материала;
• высокая безопасность выполнения работ, обусловленная тем, что для резки не нужны баллоны с газом, являющиеся потенциально взрывоопасными.

Стоит отметить, что по некоторым показателям газовые технологии признаются более целесообразными, нежели плазменная резка. К недостаткам последней обычно относят:

• сложность конструкции плазмотрона и его дороговизну: естественно, это увеличивает себестоимость выполнения каждой операции;
• относительно малую толщину реза (до 10 сантиметров);
• высокий уровень шума в процессе обработки, который возникает из-за того, что из плазмотрона газ вылетает на околозвуковой скорости;
• необходимость высококачественного и максимально грамотного техобслуживания агрегата;
• повышенный уровень выделения вредных веществ при применении в качестве плазмообразующего состава азота;
• невозможность подключения к одному плазмотрону двух резаков для ручной обработки металлов.

Еще один минус описанного в статье вида обработки заключается в том, что отклонение от перпендикулярности реза допускается не более, чем на угол от 10 до 50 градусов (конкретная величина угла зависит от толщины изделия). Если увеличить рекомендованный показатель, отмечается значительное расширение режущей области, а это становится причиной необходимости частой замены используемых материалов.

Теперь вы знаете, что такое плазменная резка, и прекрасно ориентируетесь во всех ее особенностях.

Резка металлов необходима во множестве технологических процессов. Почти всегда механическая обработка начинается с раскраивания и резки материала. Одним из наиболее удобных и экономичных способов является плазменная резка металла. Она позволяет получать заготовки любой формы, которые почти не требуют последующей обработки.

Принцип работы

Для плазменной резки металла применяется воздействие струёй плазмы на заготовку. Плазма - это поток ионизированного газа, разогретого до температуры в тысячи градусов, который обладает электропроводностью и движется с большой скоростью. Формирование плазменной дуги из электрической производится аппаратом плазморез. Принцип работы плазмореза и этапы технологического процесса резки:

• Формируется дежурная электрическая дуга, которая зажигается между электродом плазмореза и его соплом или обрабатываемым металлом.
• После формирования дежурной дуги в камеру подаётся сжатый газ. Он расширяется в объёме и разогревается до температуры 20000 °C.
• Электрическая дуга ионизирует газ, он становится проводником электричества и превращается в струю плазмы. Эта струя разогревает металл в зоне обработки, расплавляет его и производит резку.

Для металлов и неметаллических материалов применяются разные принципы газоплазменной резки. Имеются два способа обработки материалов:

• Дуга горит между плазмотроном и изделием. Так работает резак прямого действия. Изделие при этом должно быть токопроводящим. Если требуется разрезать неметаллические изделия, применяется косвенный метод.
• Дуга зажигается в самом плазмотроне между электродом и соплом. Электрод является катодом, а на сопло подаётся положительный потенциал.

Во втором случае обработке могут подвергаться любые материалы: пластмассы, камень, бетон. Потенциал к детали не подводится и электропроводность не требуется.

Оборудование для резки плазмой

Для резки металла плазмой выпускаются аппараты промышленного и бытового назначения. Все агрегаты для резки плазмой имеют в своём составе:

• источник питания;
• плазмотрон;
• компрессор для нагнетания сжатого газа;
• кабели и шланги, служащие для соединения элементов оборудования.

Источник питания может представлять собой инвертор или трансформатор. Инверторные агрегаты лёгкие, экономичные, обладают высоким коэффициентом полезного действия. Их часто применяют в небольших производствах. Имеют ограничение по силе тока - 70 А, способны резать материал только небольшой толщины до 30 мм.

Трансформаторные устройства более мощные, имеют больший вес и размеры. Они более устойчивы к перепадам напряжений, способны к долгой непрерывной работе и часто используются в станках с ЧПУ. Оборудование с системой водяного охлаждения способно резать металл толщиной до 100 мм. Источники питания для резки с применением кислорода имеют силу тока в диапазоне 100-400 А. При использовании азота, как плазмообразующего газа, этот диапазон увеличивается до 600 А.

Плазмотрон - это основной узел всех установок. В его состав входит:

• внутренний электрод;
• рабочее сопло;
• изолирующий корпус с охлаждением;
• устройство подачи плазмообразующего вещества.

В зависимости от условий обработки применяют разные газы для плазменной резки. Для сталей и сплавов применяют кислород и воздух. Воздушно-плазменная резка используется для обработки низколегированных сталей. При обработке цветных металлов плазмообразующими газами могут быть аргон, азот, водород. Это обусловлено тем, что в среде кислорода цветные металлы начинают окисляться. Смесь аргона с водородом чаще используется для резки нержавеющей стали и алюминия.

Температура потока газа находится в пределах 5000-30000 °C. При нижних значениях температур обрабатываются цветные металлы, при верхних - тугоплавкие стали.

Скорость потока находится в пределах 500-1500 м/с. Настройка производится в зависимости от толщины, характеристик обрабатываемого материала и длительности работы.

Обработка в ручном режиме

Перед началом работы инвертор или трансформатор подключают к сети переменного тока. Обрабатываемую деталь подсоединяют к источнику питания. Следующий этап - сближение сопла и заготовки. Между ними должно оставаться 40 мм. После этого можно зажигать дежурную дугу. Когда дуга загорается, в сопло подаётся воздушный поток, который ионизируется и формирует струю плазмы.

При работах с плазморезом необходимо соблюдать правила техники безопасности. Нужно использовать специальный костюм и защитный лицевой щиток. Температуры при плазморезке достигают тысяч градусов, и для человека это может быть опасно. Поэтому надо стремиться автоматизировать процесс.

Достоинства и недостатки плазменной обработки

Работа агрегатов плазморезки часто внедряется в различные технологические процессы, связанные с раскроем и резкой металлических и неметаллических материалов. Это обусловлено наличием следующих преимуществ технологии раскроя с помощью плазменной дуги:

Но у метода плазменного раскроя есть и недостатки. К ним относятся:

Несмотря на эти недостатки, плазмотроны находят себе всё большее применение и на крупных предприятиях, и в маленьких домашних мастерских. Использование плазменной резки ускоряет обработку легированных сталей, а точность линии реза и способность вырезать криволинейные фигуры делают плазморезы незаменимыми во многих производственных процессах.