Технология и оборудование для воздушно-плазменной резки металлов.
Несмотря на то, что технология воздушно-плазменной резки появилась достаточно давно, только в последнее время наблюдается пик ее популярности благодаря низкой себестоимости (3-5 раз к кислородно-ацетиленовой резке), универсальности и высокому качеству реза, не требуется предварительный разогрев разрезаемого материала.
Из-за своей простоты, высокой производительности и качества реза метод воздушно-плазменной резки широко применяется практически во всех отраслях хозяйства: в судостроении и судоремонте; в авиационной и автомобильной промышленности; в общем и специальном машиностроениях; в химической промышленности и химическом машиностроении; в нефтегазовой отрасли; при добыче и переработке полезных ископаемых; в металлургии; на предприятиях по переработке металлолома; в строительно-монтажных организациях; при строительстве и ремонте трубопровода; в атомной промышленности; в сельскохозяйственном машиностроении; в жилищно-коммунальном хозяйстве.
Процесс воздушно-плазменной резки основан на использовании плазменной струи, полученной в специальных устройствах, где происходит нагревание газа (воздуха) в диапазоне температур 6000-30000ºС и его ионизация электродуговым разрядом (электрод-катод, разрезаемый металл-анод).
Схематически процесс плазменной резки выглядит следующим образом:
- плазмообразующий газ (воздух) подается между электродом и соплом резака (плазмотрона);
- при подаче тока высокой частоты между ними возникает так называемая пилотная (дежурная) дуга, которая формирует факел плазмы длиной 20-40 мм.;
- как только факел коснется поверхности разрезаемого металла (выполняет роль анода), активируется рабочая (режущая) дуга, автоматически увеличивается подача плазменного газа и начинается собственно процесс резки, дежурная дуга при этом автоматически отключается;
- подаваемый плазменный газ, сжимая столб дуги в канале сопла и охлаждая его поверхностные слои, повышает внутреннюю температуру столба. В результате струя проходящего газа, нагреваясь до высоких температур, ионизируется и приобретает свойства плазмы (Плазма иногда называется четвёртым (после твёрдого, жидкого и газообразного) агрегатным состоянием вещества. Слово «ионизированный» означает, что от значительной части атомов или молекул отделён по крайней мере один электрон. Присутствие свободных электрических зарядов делает плазму проводящей средой, что обуславливает её заметно большее (по сравнению с другими агрегатными состояниями вещества) взаимодействие с магнитным и электрическим полями.);
- увеличение при нагреве объема газа в несколько раз приводит к истечению плазмы с высокими скоростями;
- высокотемпературная струя плазмы нагревает деталь (не всю, а только в зоне действия дуги), и металл начинает плавиться и испаряться. За счет кинетической энергии струи остатки расплавленного металла удаляются из зоны реза, что дает минимальное количество окалины (грата) или вообще ее отсутствие. Благодаря этому исключается или сводится к минимуму необходимость последующей обработки.
Тепловая эффективность дуговой воздушно-плазменной струи зависит от силы тока и напряжения, состава, расхода и скорости истечения плазмообразующего воздуха (влажность, загрязненность, наличие масла), расстояния от сопла до поверхности изделия, скорости перемещения плазмотрона (резака).
Существует большое количество специального оборудования для ручной и механизированной дуговой воздушно-плазменной резки, отличающегося конструкцией катода (стержневой, полый, дисковый), способом стабилизации дуги (газом, водой, магнитным полем), родом тока, составом плазмообразующей среды и т.д.
В зависимости от толщины разрезаемого материала подбирается тип плазменного резака (плазмотрона) и мощность источника.
Для небольших толщин (до 45 мм.) целесообразно использовать плазмотроны с газовым (воздушным) охлаждением.
Для толстых материалов (более 50 мм.) используются мощные источники тока и резаки (плазмотроны) с жидкостным охлаждением, где в качестве охлаждающей жидкости применяется охлаждающий агент ВТС-15. Основное преимущество данного охлаждающего агента - отсутствие электролитного налета.
Любая установка воздушно-плазменной резки состоит как минимум из двух частей: плазмотрона (резака) и источника питания.
Плазмотрон – основная часть и рабочий инструмент любой системы плазменной резки. Его основное предназначение – зажечь дугу, обеспечить превращение подаваемого газа в плазму (когда газ продувается через дугу), стабилизировать и сконцентрировать плазменную струю, чтобы добиться лучшей точности и скорости при резке.
Источник должен обеспечить стабилизированный ток и напряжение резки, подаваемое на резак (плазмотрон).
Обычные плазменные резаки (плазмотроны) для ручной резки используют следующую стандартную схему работы. В качестве плазмообразующего газа используется воздух, поступающий от компрессора или пневмосети давлением 6,0-6,5 бар. и скоростью до 240 л/мин. (зависит от вида источника и резака (плазмотрона)).
Поджиг дуги обычно происходит контактным или бесконтактным способом.
Контактный заключается в следующем: при подаче воздуха подпружиненный электрод отходит от сопла, в зазоре образуется дежурная (пилотная) плазменная дуга, которая затем сменяется рабочей (режущей) – между электродом и изделием.
Бесконтактный поджиг использует высокочастотный разряд осциллятора. Источник питания может быть любой конструкции, наиболее современные – инверторного типа (преобразование и управление напряжением/током осуществляется мощными силовыми транзисторами).
Для воздушно-плазменной резки металлов наиболее эффективны хорошо зарекомендовавшие себя в различных условиях эксплуатации установки воздушно-плазменной резки JACKLE Plasma торговой марки JACKLE (Германия). У этих установок гарантийный срок эксплуатации 6-10 лет, простое обслуживание, высокое качество реза. Установки комплектуются резаками (плазмотронами) ABIPLAS® CUT. Класс защиты у данных установок IP22, инверторного типа - IP23 и IP44.Установки отличаются от других производителей универсальностью (т.е. возможна резка любых электропроводных материалов толщиной от 3 мм. до 75 мм.: конструкционных и высоколегированных сталей, чугуна, закаленных инструментальных сталей, сплавов алюминия, меди, титана), высокой скоростью резки (для малых и средних толщин скорость плазменной резки в 2-3 раза выше скорости газовой резки), высокой чистотой разрезаемой поверхности (рез без грата, дополнительная механическая обработка не требуется), возможностью беспроблемного реза загрязненного, окрашенного, гальванизированного и оцинкованного материалов, высокой экономичностью (небольшие потери материала благодаря узкому резу (ширина реза на малых и средних токах резки практически равна диаметру канала сопла 0,9-2,0 мм.), в качестве плазмообразующего газа используется сжатый воздух, что позволяет совмещать установки с обычными сетями подачи воздуха и всеми типами компрессоров). Имеется возможность использования данных источников на портальных машинах воздушно-плазменной резки (CNC).
Как альтернативу, можно рассматривать инверторные аппараты воздушно-плазменной резки LGK-100 с резаком (плазмотроном) ABIPLAS® CUT 110.
Источник питания, в данном аппарате, выполнен на основе оригинальной схемы высокочастотного транзисторного инвертора. Инвертор - это схема преобразования энергии, которая осуществляет электронное управление напряжением, силой тока и частотой питания устройства.
Применение инверторной технологии позволяет уменьшить габариты и вес силовых трансформаторов, что в свою очередь уменьшает размеры и вес всего оборудования. Качество операций с применением инверторной технологии является более высоким, чем с применением традиционных технологий, повышается производительность, КПД, улучшается контроль над дугой.
Инвелд, ООО Группа Теквелд |
Украина Промышленная |
О сервере
Инвелд, ООО Группа Теквелд
