Uno dei tipi popolari di lavorazione dei metalli è il taglio. Esistono molti modi per ottenere la forma richiesta da un unico foglio, ma in questo materiale esamineremo il principio di funzionamento del taglio al plasma.
Taglio al plasma. In effetti, esiste una media aurea. I vantaggi del taglio del metallo con il plasma combinano tutte le tecnologie di cui sopra. Il vantaggio principale è che non ci sono restrizioni sul tipo di materiale lavorato. Solo in termini di spessore.
- leghe di alluminio 120 mm
- leghe di rame 80 mm
- acciaio 50 mm
- ghisa 90 mm
L'attrezzatura varia da quella industriale a quella domestica, quindi la tecnologia è accessibile a tutti. Diamo un'occhiata più da vicino.
Taglio al plasma del metallo: principio di funzionamento
Un mezzo bicomponente funge da tagliente:
- Un arco elettrico che funziona secondo lo schema classico: una scarica tra catodo e anodo. Inoltre, il materiale stesso può fungere da anodo se è un conduttore.
- Arco di gas. Riscaldamento sotto l'influenza arco elettrico(la temperatura raggiunge i 25000º C), il gas viene ionizzato e diventa un conduttore di corrente elettrica.
Il principio di funzionamento del taglio al plasma è mostrato in dettaglio in questo video.
Di conseguenza, si forma il plasma, che viene alimentato sotto alta pressione nell'area di taglio. Questo flusso di gas caldo fa letteralmente evaporare il metallo, e solo all'interno zona di lavoro. Nonostante il fatto che la temperatura del taglio al plasma sia misurata in decine di migliaia di gradi, non vi è praticamente alcun impatto sulla zona di confine.
Importante! La velocità selezionata correttamente consente di ottenere un taglio molto stretto senza danneggiare il bordo del materiale.
La fonte del taglio al plasma è una torcia al plasma. 
Il suo compito è accendere l'arco, mantenerlo temperatura operativa e soffiare il metallo fuso fuori dall'area di taglio. Poiché le taglierine al plasma sono progettate per la lavorazione di qualsiasi materiale solido, compresi i dielettrici, la formazione di un arco elettrico viene effettuata in due modi: 
La figura a) mostra una taglierina azione diretta. Gruppo catodico (8) insieme a quello assegnato catodo (6) sono uno degli elettrodi. Il secondo elettrodo (anodo) è pezzo (4)– un metallo con buona conduttività elettrica.
Ad esso è collegato il cavo di alimentazione della torcia al plasma. Punta per taglio plasma (5) in questo schema funge da alloggio. Da separato dal catodo isolante (7). Il gas viene fornito all'interno raccordo (1) e forma un getto di plasma costituito da arco elettrico (2) e gas (3)..
Taglio al plasma- un tipo di lavorazione al plasma di materiali in cui, come qualità strumento di taglio al posto della taglierina viene utilizzato un getto plasma.
(Wikipedia)
Il taglio al plasma oggi è considerato uno dei più modi efficaci taglio dritto e figurato del metallo. Consente di tagliare tutti i tipi di acciaio, alluminio, rame, ghisa, titanio, lamiere e profilati e di smussare i bordi con una determinata angolazione.
Vantaggi caratteristici del processo
Il taglio al plasma del metallo è caratterizzato dalle seguenti caratteristiche:
- Prestazioni elevate. La velocità di taglio è 5-10 volte superiore rispetto al metodo con gas ossigeno. In questo parametro è secondo solo al taglio laser.
- Versatilità. È possibile tagliare quasi tutti i materiali, basta installarli parametri ottimali processo: potenza e pressione del gas.
- La qualità della preparazione non conta molto - rivestimento di vernice, sporco o ruggine sul metallo non sono un problema per il taglio al plasma.
- Maggiore qualità e precisione. Le unità moderne forniscono una larghezza di taglio minima, relativamente pulita senza importo eccessivo scala sui bordi - nella maggior parte dei casi non richiede ulteriore lavorazione meccanica o addirittura pulizia.
- Una piccola zona influenzata dal calore aiuta a ridurre al minimo la deformazione dei pezzi tagliati a seguito dell'esposizione a temperature elevate.
- Possibilità di taglio riccio di forme geometriche complesse.
- Sicurezza del processo a differenza del taglio gas-ossigeno, dove sono presenti bombole con ossigeno compresso e gas infiammabile.
- Le unità per il taglio al plasma del metallo sono di facile manutenzione e utilizzo.
Qual è il processo di taglio dei metalli al plasma?
Il plasma è un gas ionizzato conduttivo ad alta temperatura. Si forma un getto dispositivo speciale- plasmatrone. È costituito dai seguenti elementi principali:
- Elettrodo (catodo) - è dotato di un inserto costituito da un materiale ad alta emissione termoionica (afnio, zirconio), che si brucia durante il funzionamento e richiede la sostituzione quando vengono prodotti più di 2 mm.
- Meccanismo di turbolenza del flusso di gas.
- L'ugello è solitamente isolato dal catodo tramite un'apposita boccola.
- Copertura - Protegge i componenti interni da schizzi di metallo fuso e polvere metallica.
Ha 2 fili: un anodo (con carica positiva) e un catodo (con carica negativa). Il filo “positivo” è collegato al metallo laminato da tagliare, il filo “negativo” è collegato all'elettrodo.
All'inizio del processo di taglio al plasma del metallo, tra il catodo e la punta viene acceso un arco pilota, che viene soffiato fuori dall'ugello e quando tocca il pezzo forma un arco di taglio.
Quando il canale di formazione nella torcia al plasma viene riempito con una colonna ad arco, un gas di formazione del plasma inizia ad essere fornito nella camera ad arco sotto una pressione di diverse atmosfere, che è sottoposto a riscaldamento e ionizzazione, che contribuisce al suo aumento di volume . Ciò porta a fuoriuscire dall'ugello con ad alta velocità(fino a 3 km/sec.), e la temperatura dell'arco in questo momento può raggiungere dai 5000 ai 30000 °C.
Un piccolo foro nell'ugello restringe l'arco, aiutandolo a dirigerlo verso un punto specifico del metallo, che viene riscaldato quasi istantaneamente fino al punto di fusione ed espulso dalla zona di taglio.
Dopo aver fatto passare la torcia al plasma lungo un dato contorno, si ottiene un pezzo dimensioni richieste e forme con bordi smussati e una quantità minima di scala su di essi.
Gas formatori di plasma per il taglio di vari metalli
Per il taglio al plasma dei metalli è possibile utilizzare sia gas attivi che inattivi. La loro scelta dipende dal tipo di metallo e dal suo spessore:
- La miscela di azoto è destinata al rame, all'alluminio e alle leghe a base di essi. Lo spessore massimo possibile è 100 mm. Non applicabile al titanio e a tutti i tipi di acciaio.
- L'azoto con argon viene utilizzato principalmente per il taglio al plasma di acciai altolegati, il cui spessore non supera i 50 mm, ma la miscela non è consigliata per metalli ferrosi, titanio, rame e alluminio.
- Azoto. Può essere utilizzata per tagliare acciai a basso contenuto di carbonio ed elementi leganti fino a 30 mm di spessore, acciai altolegati fino a 75 mm, rame e alluminio fino a 20 mm, ottone fino a 90 mm e titanio di spessore illimitato.
- Aria compressa. Ideale per il taglio al plasma ad aria di metalli ferrosi e rame fino a 60 mm di spessore, nonché di alluminio fino a 70 mm. Non destinato al titanio.
- Miscela di argon con idrogeno - taglio di leghe a base di alluminio e rame, acciai ad alto contenuto di elementi di lega con spessore superiore a 100 mm. Non consigliato per l'uso su acciai a basso tenore di carbonio, carbonio, basso legati e titanio.
Ma non basta collegare semplicemente una bombola con il gas necessario per la formazione del plasma, poiché molte caratteristiche tecniche dell'apparecchiatura dipendono dalla sua composizione:
- potenza e caratteristiche esterne (statistiche e dinamiche) della fonte di alimentazione;
- ciclogramma del dispositivo;
- il metodo di fissaggio del catodo nel plasmatron, nonché il materiale con cui è realizzato;
- tipo di progettazione del meccanismo di raffreddamento per l'ugello plasmatron.
Suggerimenti per il taglio al plasma di metalli non ferrosi e legati:
- Quando si tagliano manualmente acciai altolegati, si consiglia di utilizzare l'azoto come gas di formazione del plasma.
- Per garantire una combustione stabile dell'arco durante il taglio manuale dell'alluminio con una miscela di argon-idrogeno, questa non deve contenere più del 20% di idrogeno.
- L'ottone viene tagliato meglio con miscele di azoto e idrogeno nitrico e ha anche una velocità di taglio più elevata.
- Taglio del rame dopo la separazione obbligatorio sottoposto a pulizia lungo il piano di taglio ad una profondità di 1-1,5 mm. All'ottone questo requisito non si applica.
Applicazioni del taglio plasma
Grazie alle sue elevate prestazioni, versatilità e prezzo accessibile Il taglio al plasma dei metalli è molto richiesto in molti settori:
- imprese e aziende di lavorazione dei metalli;
- industrie aeronautiche, navali e automobilistiche;
- settore edile;
- imprese di ingegneria pesante;
- impianti metallurgici;
- produzione di strutture metalliche.
È semplicemente impossibile elencare tutte le aree di utilizzo: dispositivi portatili e le macchine automatiche per il taglio al plasma dei metalli si trovano un po' ovunque. Sono usati come grandi fabbriche per la produzione di strutture metalliche, e piccole imprese, specializzata nella forgiatura artistica e nella lavorazione di pezzi.
Un posto speciale tra di questa apparecchiatura occupare le auto per il taglio plasma dei metalli CNC: minimizzano fattore umano, migliorare significativamente la produttività. Ma il loro vantaggio principale è la riduzione del consumo di laminati grazie alla possibilità di creare programmi speciali. Tecnologi altamente qualificati sviluppano schede da taglio, che sono un foglio di metallo virtuale di determinate dimensioni, su cui impilano i pezzi il più strettamente possibile, tenendo conto della larghezza del taglio e di molti altri parametri di processo per ottenere di più uso razionale metallo laminato
Sottigliezze del processo di taglio dei metalli
Per ottenere un pezzo di alta qualità durante il taglio al plasma, è necessario mantenere una distanza costante tra l'ugello e il metallo da tagliare, solitamente entro un intervallo compreso tra 3 e 15 mm. Altrimenti è possibile aumentare la larghezza del taglio, la zona termicamente alterata e il pezzo da lavorare non rispettando le dimensioni specificate.
La corrente durante il funzionamento dovrebbe essere minima per un determinato materiale e spessore. I suoi valori sovrastimati e, di conseguenza, l'aumento del consumo di gas che forma il plasma sono la causa dell'usura accelerata del catodo e dell'ugello della torcia al plasma.
L'operazione più difficile nel processo di taglio al plasma del metallo è la perforazione dei fori. Ciò è causato da un'elevata probabilità di formazione di un doppio arco e di guasto della torcia al plasma. La punzonatura viene eseguita a una distanza maggiore tra catodo e anodo: tra l'ugello e la superficie del materiale dovrebbero esserci 20-25 mm. Dopo la punzonatura, la torcia al plasma viene abbassata nella posizione di lavoro.
L'uso del taglio al plasma è molto diffuso. Viene utilizzato nell'ingegneria meccanica, nei servizi pubblici, nella costruzione navale e nella produzione di strutture metalliche. Il taglio al plasma si basa sul principio che l'aria ionizzata inizia a condurre corrente elettrica.
Il taglio dei metalli viene effettuato mediante plasma, che è aria ionizzata riscaldata, e un arco plasma. Di seguito verranno descritti i principi operativi caratteristici del taglio plasma del metallo.
Cos'è il taglio plasma
Quando si taglia il metallo con il plasma, l'arco elettrico si intensifica. Ciò è possibile grazie all'azione del gas sotto pressione. L'elemento di taglio viene riscaldato a temperature elevate, garantendo un taglio rapido e di alta qualità del metallo.
A differenza del suo omologo al plasma, non contribuisce al surriscaldamento dell’intero prodotto lavorato. L'alta temperatura si verifica direttamente nel punto in cui viene tagliato il metallo e le restanti parti del prodotto non si riscaldano né si deformano.
Il principio del taglio plasma del metallo si basa su:
- fornitura della tensione richiesta da una fonte di corrente (tensione standard - 220 V, tensione maggiorata - 380 V, per il taglio di metalli nelle grandi imprese);
- trasmettendo corrente alla torcia al plasma (torcia) attraverso i cavi, di conseguenza, si accende un arco elettrico tra l'anodo e il catodo;
- fornitura di flussi d'aria attraverso i tubi flessibili da parte di un compressore al dispositivo;
- l'azione degli swirler all'interno del plasmatron che indirizzano i flussi verso l'arco elettrico;
- il passaggio dell'aria a vortice attraverso un arco elettrico e la creazione di aria ionizzante riscaldata ad alte temperature;
- chiusura dell'arco di lavoro tra l'elettrodo e la superficie da lavorare quando si avvicina la torcia al plasma;
- esposizione dell'aria ad alta pressione e alta temperatura al prodotto in lavorazione.
Il risultato è un taglio sottile con un cedimento minimo.
L'arco può bruciare in modalità standby se il dispositivo non viene utilizzato in un momento specifico. Durante la modalità standby, la combustione viene mantenuta automaticamente. Quando la torcia viene avvicinata al pezzo da lavorare, l'arco entra immediatamente in modalità operativa e taglia istantaneamente il metallo.
Dopo aver spento il dispositivo, viene spurgato per rimuovere i detriti e raffreddare gli elettrodi.
L'arco elettrico è universale nella sua azione. È in grado non solo di tagliare, ma anche di saldare prodotti metallici. Per la saldatura viene utilizzato filo d'apporto adatto al tipo specifico di metallo. Nell'arco non viene fatta passare aria, ma un gas inerte.
Struttura del taglio al plasma
Il nome del dispositivo utilizzato per il taglio prodotti in metallo in vari modi. La struttura dell'unità comprende i seguenti elementi:
- fonte di energia elettrica;
- compressore;
- plasmatrone;
- tubi flessibili per cavi.
Diversi dispositivi fungono da fonti di alimentazione:
- inverter;
- trasformatore.
Ogni dispositivo presenta una serie di vantaggi e svantaggi. I vantaggi dell'inverter includono:
- economicità;
- stabilità dell'arco;
- facilità d'uso in aree di difficile accesso;
- leggero;
- alta efficienza, superiore del 30% a quella di un trasformatore;
- efficienza.
Quali sono gli svantaggi e i limiti?
Lo svantaggio principale dell'inverter è l'incapacità di utilizzarlo per tagliare prodotti metallici spessi.
Il trasformatore viene utilizzato in modo efficace durante il taglio di metalli con pareti spesse che un inverter non è in grado di gestire. Può resistere alle fluttuazioni della tensione di rete, ma è caratterizzato da una bassa efficienza. I trasformatori sono scomodi a causa del loro peso elevato.
Un compressore è un dispositivo che fornisce aria a un arco elettrico. Il meccanismo contribuisce alla creazione di flussi d'aria a vortice diretti verso di esso. Il compressore assicura che il punto del catodo dell'arco sia chiaramente posizionato al centro dell'elettrodo. Se il processo viene interrotto, le conseguenze si presentano sotto forma di:
- formazione di due archi elettrici contemporaneamente;
- combustione ad arco debole;
- guasto della torcia al plasma.
Durante il funzionamento di una taglierina al plasma non industriale convenzionale, attraverso il compressore viene fatta passare solo aria compressa. Crea plasma e raffredda gli elettrodi. Le unità industriali utilizzano miscele di gas a base di ossigeno, elio, azoto, argon e idrogeno.
La torcia al plasma svolge la funzione principale del dispositivo: tagliare il prodotto. Il suo dispositivo include:
- più fresco;
- elettrodo;
- berretto;
- ugello.
Il plasmatron contiene un elettrodo di afnio che eccita l'arco elettrico. Vengono utilizzati elettrodi allo zirconio, meno spesso al berillio e al torio. I loro ossidi sono tossici e persino radioattivi.
Un getto di plasma passa attraverso l'ugello del plasmatron, tagliando i prodotti. La qualità del taglio, la tecnologia, la velocità di funzionamento dell'unità, la larghezza del taglio e la velocità di raffreddamento dipendono dal suo diametro.
Il cavo trasporta la corrente proveniente dall'inverter o dal trasformatore. L'aria compressa si muove attraverso i tubi flessibili, formando plasma nella torcia al plasma.
Uno studio sequenziale delle fasi del taglio plasma dei metalli consente di capire come funziona:
- viene premuto il pulsante di accensione, che determina l'inizio dell'erogazione di corrente dal trasformatore o inverter al plasmatron;
- all'interno del plasmatron si forma un arco elettrico pilota con temperatura di 70000°C;
- si accende un arco tra la punta dell'ugello e l'elettrodo;
- avviene la ricezione aria compressa nella camera, che attraversa l'arco, riscaldandosi e ionizzando;
- nell'ugello l'aria in ingresso viene compressa, fuoriuscendo da esso in un unico getto alla velocità di 3 m/s;
- l'aria compressa che fuoriesce dall'ugello si riscalda fino a 300.000°C, trasformandosi in plasma;
- quando il plasma entra in contatto con il prodotto, l'arco pilota si spegne e si accende l'arco di taglio (di lavoro);
- l'arco funzionante scioglie il metallo nel punto di impatto, il risultato è un taglio;
- parti del metallo fuso vengono allontanate dal prodotto dalle correnti d'aria che fuoriescono dall'ugello.
Qualsiasi tecnologia di taglio dei metalli al plasma dipende dalla velocità di taglio e dal flusso d'aria. Ad alta velocità favorisce l'aspetto di un taglio più sottile. A bassa velocità e alta resistenza corrente, la larghezza di taglio aumenta.
Con l'aumento del flusso d'aria, la velocità di taglio aumenta. Maggiore è il diametro dell'ugello, minore è la velocità e più ampio è il taglio.
Tecniche di taglio
In pratica vengono utilizzati due metodi di taglio del metallo con il plasma:
- getto di plasma;
- metodo dell’arco plasma.
Il taglio a getto plasma ha trovato applicazione nella lavorazione di prodotti non metallici che non sono in grado di condurre corrente elettrica. A nel modo specificato lavorazione, il prodotto non fa parte del circuito elettrico. L'arco brucia tra l'elettrodo e la punta della torcia al plasma. Il prodotto viene tagliato da un getto di plasma.
Il metodo dell’arco plasma è ampiamente utilizzato. È utilizzato per: 
- taglio profili, tubi;
- fabbricazione di prodotti con contorni diritti;
- trasformazione della colata;
- formazione di fori nel metallo;
- produzione di grezzi per saldatura.
L'arco brucia tra l'elettrodo e il pezzo da lavorare. La colonna ad arco è combinata con il getto di plasma. Il getto avviene a causa del gas soffiato attraverso il compressore in funzione, che durante il processo diventa molto caldo e ionizzato. Il gas favorisce la formazione del plasma e, a causa della sua elevata temperatura, aumenta la velocità di taglio del metallo in lavorazione. Questo metodo prevede l'uso di un arco DC con polarità diretta.
Tipi di taglio plasma
Esistono tre tipi di processo:
- semplice: utilizzando corrente elettrica e aria (un'alternativa è l'azoto);
- utilizzando l'acqua, che svolge la funzione di raffreddare il plasmatron, proteggerlo e assorbire le emissioni;
- con l'utilizzo di gas protettivo, che migliora la qualità del taglio.
Pro e contro delle macchine per il taglio al plasma
| Pro | Contro |
| Versatilità di utilizzo (destinato alla lavorazione di qualsiasi prodotto metallico, a condizione che il dispositivo sia selezionato potenza corretta con la pressione dell'aria richiesta). | Piccola gamma di spessori di taglio (non più di 100 mm). |
| Danno minimo ambiente. | Danni all'ambiente e alla salute (un maestro che ha lavorato con un tagliatore al plasma, per il quale l'azoto viene fornito come gas, riceve un grave avvelenamento). |
| Elevata produttività, seconda solo al taglio laser, ma superiore in termini di costi. | Prezzo elevato dell'unità. |
| Alta qualità di lavoro, caratterizzata da una larghezza di taglio ridotta e dall'assenza di forte surriscaldamento dell'intero prodotto durante la lavorazione al plasma. | Progettazione complessa. |
| Non è necessario riscaldare l'intero prodotto, il che ne influisce la qualità. | Aumento del livello di rumore durante il funzionamento. |
| Sicurezza del processo grazie all'assenza della necessità di utilizzare bombole di gas. | L'angolo di deviazione massimo consentito dalla perpendicolarità del taglio è solo 100-500, a seconda dello spessore del prodotto. |
Il taglio dei metalli è un processo tecnologico di divisione di una parte monolitica in parti separate. Operazione in corso meccanicamente(taglio, segatura), waterjet (sospensione dell'acqua e materiale abrasivo) o termico (riscaldamento).
L'ultimo tipo è il taglio del metallo con gas ossigeno, laser e plasma.
Cos'è il taglio al plasma? Questa è la lavorazione di prodotti in metallo, dove un getto di plasma funge da taglierina.
Il plasma è un flusso di gas ionizzato riscaldato a diverse migliaia di gradi. Contiene particelle con cariche positive e negative. Ha proprietà quasi neutre. Cioè in un volume infinitesimale la carica totale è equilibrata e pari a zero.
Tuttavia, la presenza radicali liberi, significa che il plasma è un conduttore di elettricità. La combinazione di alta temperatura, conduttività elettrica ed elevata velocità del flusso (maggiore della velocità del suono) ha permesso nel secolo scorso di sviluppare e creare apparecchiature al plasma per il taglio dei metalli.
Principio di funzionamento
Come funziona il plasma: vengono utilizzati due metodi di lavorazione delle parti metalliche:
- taglio ad azione diretta o taglio ad arco plasma di metalli;
- per influenza indiretta.
Taglierina diretta
Tra la taglierina (unità catodo) e il prodotto (anodo) si accende un arco elettrico. Il catodo (elettrodo) è posto all'interno di un alloggiamento dotato di un ugello. Il gas, sotto pressione, passando accanto all'elettrodo, si riscalda fino a raggiungere temperature elevate e viene ionizzato. Quando si passa davanti all'ugello si crea un'elevata velocità del flusso. Un arco elettrico fonde il metallo. Il gas caldo garantisce l'allontanamento dalla zona riscaldante.
Taglierina indiretta
Questo metodo consente di lavorare i metalli comuni, ma anche quelli a bassa conduttività elettrica e dielettrici. A differenza dello schema precedente, la sorgente della scintilla elettrica è posta nella taglierina. Pertanto, solo il flusso di plasma ha un impatto sui prodotti trasformati. Tali apparecchiature costano molto di più rispetto ai modelli ad azione diretta.
Entrambi i tipi di frese hanno un nome scientifico e tecnico comune: plasmatron (letteralmente generatore di plasma).
Vantaggi del trattamento al plasma
Rispetto ad altri tipi di lavorazione dei metalli, questo metodo ha una serie di proprietà di consumo:
- la capacità di lavorare pezzi realizzati con vari metalli, nonché prodotti non metallici;
- la velocità di lavorazione dei piccoli spessori (fino a 50 mm) è 25 volte superiore rispetto a quella con;
- il riscaldamento locale della parte avviene solo nel punto di impatto, il che contribuisce all'assenza di stress termico e deformazione del prodotto;
- taglio dei metalli pulito e di alta qualità, - bassa rugosità superficiale nel luogo di lavorazione;
- assenza di sostanze e oggetti esplosivi - gas infiammabili, bombole a pressione, ecc.;
- Il metodo consente di produrre tagli geometrici complessi.
Quale attrezzatura viene utilizzata
Vengono prodotte unità per uso industriale e domestico per il taglio dei metalli con il plasma. I primi sono un complesso complesso multifunzionale con un processo automatizzato (macchine CNC). I secondi sono piccoli dispositivi che funzionano da una rete a 220 V o 380 V.
La fonte del taglio al plasma negli elettrodomestici è un inverter (generatore di saldatura) o un trasformatore. Il primo tipo è di dimensioni più piccole e più comodo da usare. Il secondo ha alta affidabilità, a lungo termine operazione. Il fluido di lavoro è aria atmosferica preparata.
La potenza dell'unità manuale è sufficiente per tagliare metalli fino a 15–20 mm di spessore. Alcuni modelli sono dotati di una funzione di accensione dell'arco senza contatto. La confezione comprende una torcia al plasma e un dispositivo per la preparazione dell'aria.
Utilizzato in officine domestiche, produzione professionale e ambienti di costruzione:
- fiume di plasma lamiera;
- lavorazione di prodotti cilindrici, compresi tubi di acciaio;
- complesso di taglio forme geometriche, compresi i fori;
- lavorazione di prodotti in ceramica e pietra e altri tipi di artigianato.
Questo tipo di attrezzatura è significativamente superiore in termini di funzionalità e facilità d'uso rispetto al tradizionale ossitaglio. Non solo in termini di dimensioni, ma anche in termini di sicurezza.
Nella foto è mostrato un modello di plasmatron domestico.
Proprietà tecnologiche
Industriale e elettrodomestici unire principi generali lavori di taglio al plasma:
- creazione di un arco elettrico;
- formazione di gas ionizzato;
- creazione di un flusso di plasma ad alta velocità;
- l'effetto di questo mezzo attivo sul materiale in lavorazione.
Il taglio con arco plasma è caratterizzato da:
- Temperatura di flusso. I valori sono nel range 5000–30000°C. È determinato dal tipo di materiale in lavorazione: per i metalli non ferrosi si utilizzano valori inferiori, per gli acciai refrattari si utilizzano valori superiori.
- Portata. I valori vanno da 500–1500 m/s. Configurato per una specifica tipologia di lavorazione:
- spessore del pezzo;
- tipo di materiale;
- tipo di taglio (dritto o curvo);
- durata di funzionamento del plasmatron.
- Gas utilizzato per il taglio al plasma. Nella lavorazione dei metalli ferrosi (acciai), il gruppo attivo è l'ossigeno (O2) e l'aria. Per metalli e leghe non ferrosi, - inattivi: azoto (N2), argon (Ar), idrogeno (H2), vapore acqueo. Ciò è spiegato dal fatto che i metalli non ferrosi vengono ossidati dall'ossigeno (iniziano a bruciare), quindi viene utilizzato un ambiente di gas protettivo. Inoltre, combinando la composizione miscela di gas, la qualità dell'elaborazione può essere migliorata.
- Larghezza del taglio. C'è una sequenza diretta qui: all'aumentare degli indicatori, aumenta la larghezza di taglio. Il suo valore è influenzato da:
- spessore e tipologia del metallo;
- diametro dell'ugello;
- forza attuale;
- consumo di gas;
- velocità di taglio.
- Prestazione. Determinato dalla velocità di elaborazione. Ad esempio, per le unità domestiche e secondo GOST, il valore non supera 6,5–7 m/min (~0,11 m/sec). Dipende dallo spessore, dal tipo di metallo, dalla velocità del getto di gas. Naturalmente all'aumentare delle dimensioni diminuisce la velocità di elaborazione.
Qualità della lavorazione
Qualità di taglio - fattore importante durante la lavorazione del metallo, soprattutto se si tratta di taglio al plasma di tubi. Determinato dalla modalità operativa e dall'abilità dell'esecutore. Il taglio con arco plasma è regolato da GOST 14792-80. Standard internazionale di qualità - ISO 9013-2002.
I documenti definiscono i criteri principali:
- Tolleranza per perpendicolarità o angolarità. Mostra le deviazioni dalla perpendicolare e dal piano di taglio rispetto alla superficie del pezzo.
- Fusione del bordo superiore. Non sono ammesse crepe nei punti di lavorazione. Il bordo superiore può essere tagliente, fuso, fuso-sbalzo.
- Rugosità. Secondo GOST, è diviso in tre classi, 1, 2 e 3.
Tipi di taglio plasma
La tecnologia di taglio al plasma dei metalli è un insieme di diversi metodi. Il taglio con arco plasma si divide in:
- metodo al plasma ad aria per il taglio dei metalli;
- plasma gassoso;
- metodo di taglio laser-plasma.
I primi due tipi sono simili nel principio di funzionamento: un arco elettrico più un flusso ionizzato di gas caldo. La differenza sta nel fluido di lavoro. Nel primo caso - aria, nel secondo - una sorta di gas o vapore acqueo.
Secondo il metodo di lavorazione di pezzi fino a 200 mm di spessore, viene utilizzata l'attrezzatura combinata. Moderno installazione industriale combina il trattamento termico con un getto di gas o l'utilizzo di una torcia al plasma. Le macchine da taglio sono dotate di un modulo CNC (Computer Numerical Control). Tagliano la lamiera lungo un percorso rettilineo o curvo.
Il taglio plasma manuale è un classico taglio con arco plasma. Le unità portatili (a livello domestico) tagliano i metalli ferrosi utilizzando un getto d'aria ionizzata. L'ampliamento della gamma di gas comporta una significativa complicazione dell'attrezzatura e un aumento del suo costo.
Laser-plasma
È una combinazione su una macchina. Il taglio laser viene utilizzato per lavorazioni con spessori fino a 6 mm. Le lastre più grandi vengono lavorate utilizzando il taglio ad arco plasma.
Il taglio laser e a fiamma, combinati su un'unica macchina CNC, aumenta la produttività. Consente di creare varie linee di taglio, inclusi i fori di taglio.
Il taglio laser o plasma, combinato su un unico dispositivo, consente di risparmiare notevolmente spazio di produzione. Il taglio con arco plasma viene utilizzato su pezzi di grandi dimensioni. Laser: durante la lavorazione di pezzi di piccole dimensioni con maggiori requisiti di precisione di taglio.
Differenza fondamentale metodo laser dal plasma, è una fonte di riscaldamento. In un laser, è un raggio di luce focalizzato. L'area di contatto è estremamente piccola, quindi è possibile ottenere un impatto locale sulla parte. Grazie a ciò, la larghezza di taglio è ridotta e la qualità di taglio è superiore rispetto a quella di un plasmatron.
Per questo motivo, il taglio dei tubi al plasma sta gradualmente perdendo terreno laddove è richiesta un'elevata precisione di taglio e una maggiore qualità per il bordo del prodotto.
Lavorazione del titanio
Il titanio e le sue leghe stanno guadagnando grande popolarità nei settori spaziale, aeronautico, medico e di altro tipo. La combinazione di resistenza e bassa densità sono i principali vantaggi di questa sostanza. Ma questo metallo è chimicamente attivo e refrattario.
Per queste sue caratteristiche è difficile da sottoporre a lavorazioni meccaniche e termiche. Non puoi usare uno strumento da taglio: il metallo brucerà. Pertanto, il taglio del titanio è ben padroneggiato utilizzando un metodo plasmatron e laser.
Oltre al taglio diretto convenzionale, il metodo laser al plasma consente la lavorazione spaziale di forme geometriche complesse, ad esempio l'accoppiamento di più fori.
Nel video è possibile vedere un esempio di taglio al plasma di metalli utilizzando un plasmatron.
Molti sono usati per tagliare i metalli modi diversi, che differiscono tra loro per efficienza e costi. Si applicano solo alcuni metodi per la soluzione dei problemi industriali, alcuni possono essere utilizzati anche a casa. Quest'ultimo include il taglio al plasma. L'efficienza di taglio di questo metodo è solo limitata la scelta giusta installazioni ed esperienza del maestro. Cos'è il taglio dei metalli al plasma? Su cosa si basa il principio del lavoro? In quali aree viene utilizzato questo metodo di taglio dei metalli?
Nozioni di base sul taglio al plasma
Per comprendere le basi del taglio del metallo utilizzando il metodo al plasma, è necessario prima capire cos'è il plasma? La qualità finale del taglio dipenderà dalla comprensione di come è progettato il plasmatron e dal principio di funzionamento con questo dispositivo.
Il trattamento termico al plasma dei metalli dipende da alcuni parametri del getto di lavoro di liquido o gas, che viene diretto sotto pressione sulla superficie dell'area trattata. Per ottenere l’effetto desiderato il getto deve essere regolato ai seguenti livelli:
- Temperatura: affinché appaia il plasma, l'aria deve essere riscaldata quasi istantaneamente a 5-30 mila gradi. Febbre ottenuto creando un arco elettrico. Quando viene raggiunta la temperatura richiesta, il flusso d'aria viene ionizzato e cambia le sue proprietà, diventando elettricamente conduttivo. La tecnologia di lavorazione dei metalli al plasma prevede l'uso di deumidificatori che rimuovono l'umidità, nonché sistemi di iniezione dell'aria.
- Velocità: il getto è diretto sulla superficie del materiale ad alta pressione. Possiamo dire che il taglio al plasma del metallo si basa sul riscaldamento del materiale fino al suo punto di fusione e sulla sua espulsione istantanea. In questo caso, la velocità operativa del getto è di circa 2−5 km/sec.
- Disponibilità circuito elettrico. Puoi imparare tutto sul taglio del metallo con il plasma solo nella pratica. Ma alcune funzionalità devono essere prese in considerazione prima di acquistare l'installazione. Pertanto, esistono torce al plasma dirette e indirette. E se per il primo è necessario che il materiale in lavorazione sia collegato a una rete elettrica comune (fungendo da elettrodo) e passi elettricità, allora per il secondo non c'è questa necessità. In questo caso, il plasma per il taglio del metallo si ottiene utilizzando un elettrodo integrato all'interno del supporto. Questa opzione viene utilizzata per metalli e altri materiali che non conducono elettricità.
Un altro punto importante da tenere in considerazione è che il taglio al plasma di materiale spesso non viene praticamente eseguito, poiché è inefficace e comporta elevati costi finanziari.
Principio di funzionamento
Il principio di funzionamento principale del taglio dei metalli al plasma può essere descritto come segue:
- Il compressore fornisce aria pressurizzata al bruciatore Plastron.
- Il flusso d'aria si riscalda istantaneamente a causa dell'azione della corrente elettrica su di esso. Tenendo conto del riscaldamento, la massa d'aria inizia a far passare l'elettricità attraverso se stessa, a seguito della quale si forma il plasma. In alcuni modelli di torce al plasma, invece di flusso d'aria vengono utilizzati gas inerti.
- Il taglio al plasma del metallo, se lo consideriamo più in dettaglio, viene eseguito mediante un metodo di riscaldamento rapido strettamente mirato della superficie alla temperatura richiesta con ulteriore soffiatura del materiale fuso.
- Durante il lavoro compaiono inevitabilmente alcuni rifiuti, che includono tagli o resti di materiale in lamiera dopo aver tagliato le parti richieste, nonché resti di metallo fuso e incrostazioni.
Poiché il processo è associato al riscaldamento istantaneo del materiale lavorato allo stato liquido, il suo spessore durante il taglio dovrebbe essere:
- rame - 8 cm;
- alluminio - fino a 12 cm;
- ghisa - fino a 9 cm;
- acciaio legato e al carbonio - fino a 5 cm.
Esistono due metodi principali di lavorazione dei materiali da cui dipenderanno le caratteristiche del taglio al plasma. Vale a dire:
- Getto plasma - dentro in questo caso l'arco appare direttamente nel plasmatron. Il metodo di lavorazione a getto di plasma è universale, poiché consente la lavorazione di materiali non metallici. L'unico inconveniente è la necessità di sostituire regolarmente gli elettrodi.
- Arco al plasma... questo l'opzione andrà bene per qualsiasi tipo di metallo che può condurre corrente elettrica. Di norma, viene utilizzato il taglio con arco plasma attrezzature industriali. Il significato di questo metodo è che il plasma appare a causa di un arco che si verifica direttamente tra la torcia al plasma e la superficie del materiale da lavorare.
Il taglio al plasma funziona secondo il principio del taglio ad arco convenzionale, ma senza l'uso degli elettrodi convenzionali. Inoltre, l'efficacia di questo metodo di lavorazione dipende direttamente dallo spessore del materiale da lavorare.
Precisione e velocità di taglio
Come con qualsiasi altro metodo di trattamento termico, durante il taglio al plasma si verifica una certa fusione del metallo, che influisce sulla qualità del taglio. Ci sono altre caratteristiche che sono caratteristiche di questo metodo. Vale a dire:
- Fusione dei bordi - indipendentemente dalle modalità di lavorazione del materiale utilizzate e dalla professionalità dell'artigiano che esegue il lavoro, è impossibile evitare una leggera fusione della superficie all'inizio del lavoro.
- Conicità - tenendo conto della prestazione dell'installazione e della professionalità del tecnico, la conicità può variare tra 4-12 gradi.
- Velocità di lavoro: il taglio convenzionale del metallo utilizzando un plasmatron viene eseguito rapidamente e con un basso consumo energetico. Secondo GOST e specifiche tecniche attrezzatura manuale, la velocità di taglio al plasma non è superiore a 6500 mm/min.
- Caratteristiche di taglio: la velocità e la qualità del taglio dipenderanno dalle operazioni specifiche da eseguire. Pertanto, il taglio di troncatura di bassa qualità è il più veloce da eseguire, con macchine per lo più manuali in grado di tagliare il metallo fino a 65 mm. Per la lavorazione sagomata di pezzi sono possibili spessori del materiale fino a 45 mm.
La qualità del lavoro dipenderà in modo significativo dal livello di professionalità del maestro. Un taglio accurato e netto con una deviazione minima dalle dimensioni richieste può essere eseguito solo da un lavoratore con istruzione specializzata. Senza preparazione necessariaÈ improbabile che sia possibile eseguire un taglio riccio.
Lavorazione di leghe non ferrose
Nella lavorazione dei metalli non ferrosi vengono utilizzati vari metodi di taglio, tenendo conto della densità del materiale, del suo tipo e di altri indicatori tecnici. Per tagliare metalli non ferrosi è necessario seguire le seguenti raccomandazioni:
- Taglio dell'alluminio- per materiali fino a 7 cm di spessore è possibile utilizzare aria compressa. Il suo utilizzo è poco pratico quando la densità del materiale è bassa. Il taglio di alta qualità di fogli di alluminio fino a 2 cm si ottiene utilizzando azoto puro e con uno spessore di 7-10 cm utilizzando idrogeno e azoto. Il taglio al plasma dell'alluminio con uno spessore superiore a 10 cm viene effettuato utilizzando una miscela di idrogeno e argon. Si consiglia di utilizzare la stessa composizione per acciaio altolegato e rame a pareti spesse.
- Taglio acciai inossidabili- per il lavoro è sconsigliato l'uso di aria compressa; tenuto conto dello spessore del materiale si può utilizzare azoto puro o miscele con argon. Bisogna tenerne conto acciaio inossidabile piuttosto sensibile all'azione AC, che può portare a cambiamenti nella sua struttura e ad uno smantellamento più rapido. Il taglio dell'acciaio inossidabile viene effettuato mediante un impianto che sfrutta il principio dell'azione indiretta.
Ambito di utilizzo del taglio plasma
L’uso dei plasmatroni è così popolare per un motivo. Con un funzionamento relativamente semplice, nonché con un costo non molto elevato dell'attrezzatura manuale (a differenza di altri dispositivi di taglio), è possibile ottenere prestazioni elevate per quanto riguarda la qualità del taglio risultante.
L'utilizzo del taglio plasma dei metalli si è diffuso nei seguenti ambiti produttivi:
- Costruzione di strutture metalliche.
- Lavorazione del metallo laminato: utilizzando il plasma è possibile tagliare quasi tutti i tipi di metallo, compresi quelli ferrosi, refrattari e non ferrosi.
- Varie aree industria, produzione aeronautica, costruzione del capitale edifici, ingegneria meccanica, ecc. - in tutti questi settori è impossibile fare a meno dell'uso dei tagliatori al plasma.
- Elaborazione di parti e forgiatura artistica. Usando una taglierina al plasma puoi realizzare pezzi di quasi ogni complessità.
L'uso delle macchine per il taglio al plasma non ha sostituito le installazioni manuali. Così, taglio plasma artistico rende possibile la produzione di pezzi unici che corrispondono esattamente all'intenzione d'uso dell'artista ornamenti decorativi scale, ringhiere, recinzioni, ringhiere, ecc.
Vantaggi e svantaggi
Quasi nessuno produzione industriale, che è in qualche modo collegato al metallo laminato, non può fare a meno del taglio del metallo. Taglio di fori precisi, taglio decorativo sagomato, taglio rapido di lamiere in pezzi grezzi: tutto questo può essere fatto abbastanza rapidamente utilizzando una torcia al plasma. I vantaggi di questo metodo sono i seguenti:
- Economico- Metodo al plasma sullo sfondo metodi standard la lavorazione dei materiali trae notevoli vantaggi. C'è solo una limitazione, che è legata allo spessore del materiale. È economicamente non redditizio e poco pratico tagliare l'acciaio con uno spessore superiore a 50 mm utilizzando una torcia al plasma.
- Mobilità delle unità portatili al plasma.
- Ad alta velocità lavorazione dei pezzi e produttività. A differenza del metodo convenzionale con elettrodi, la velocità di lavoro aumenta di 5-12 volte.
- Taglia tutti i tipi di metalli (rame, alluminio, acciaio, acciaio inossidabile, titanio, ecc.).
- Sicurezza.
- Precisione- le deformazioni dovute al carico termico sono quasi impercettibili e successivamente non richiederanno lavorazioni aggiuntive. In questo caso, la precisione del taglio al plasma è 0,24-0,34 mm.
Tutto questo vantaggi del taglio al plasma spiegare perché questo metodo è così popolare non solo per scopi produttivi, ma anche per esigenze domestiche.
Ma, parlando dei vantaggi, è necessario notare alcuni punti negativi:
- Requisiti chiari relativi alla lavorazione dei pezzi. Il maestro deve osservare rigorosamente l'angolo di inclinazione della taglierina nella regione di 10-50 gradi. Il mancato rispetto di questa regola accelererà l'usura dei componenti e influirà anche sulla qualità del taglio.
- Limitazioni legate allo spessore del taglio. Anche con apparecchiature potenti, la densità massima del materiale lavorato non può essere superiore a 10 cm.
- Oltre a questo, attrezzature da lavoro molto complesso, il che rende assolutamente impossibile l'utilizzo contemporaneo di due taglierine collegate ad una sola unità.
Confronto tra taglio laser e plasma
La differenza tra plasma e taglio laser il metallo consiste nei metodi di azione sulla superficie del materiale. Apparecchiature laser fornisce una maggiore velocità di lavorazione delle parti e produttività, e dopo il completamento del lavoro c'è una percentuale inferiore di fusione. Lo svantaggio dei dispositivi laser è il loro prezzo elevato, ed inoltre che lo spessore del materiale in lavorazione non deve essere superiore a 2 cm.
Una torcia al plasma, a differenza di una laser, è molto più economica ed è anche più larga funzionalità e ambito di applicazione.