1. Поділ непрофілірованного електродами
2. Різка з використанням кисню або повітря
3. Поділ в струмені інертного газу
4. Поділ дуговим розрядом

Розділові операції - одні з найбільш поширених в металообробці. При різанні щодо простих контурів однозначне перевагу отримують технології різання зрушенням на ножицях і в штампах. Однак для реалізації подібної технології потрібно мати значну кількість типорозмірів робочого інструмента, що не завжди доцільно при численних переналагодження заготовок з однієї конфігурації на іншу. В таких умовах безумовні переваги отримує плазмова різка.

Процес плазмового різання металу

Що таке плазмова різка? Технологія плазмового різання металу грунтується на принципі локального теплового джерела значної потужності, який здатний, подібно зварюванні, з великою швидкістю розплавити матеріал в зоні обробки. Відповідно до цього розрізняють такі різновиди способу:

• Плазменно-повітряна / кисневе різання, де режим плазмоутворення досягається внаслідок іонізації повітря, який з великою швидкістю нагрівається до потрібної температури.
• Плазменно-дугове різання, де освіта плазми виробляє за рахунок дугового розряду великої потужності.
• Розрізання непрофілірованного електродом, в основі якої покладено принцип електричного взаємодії між заготівлею і дротом з високостійких до ерозії матеріалів - міді, латуні.
• Газоплазмове технологія, апарати якої формують плазму в потоці інертних газів високої щільності (наприклад, аргону).

Кожен з перерахованих вище способів поділу металу (в основному - листового) має свої переваги і обмеження. Спільним є одне - відсутність потреби в спеціалізованій оснащенні, можливість режиму поділу по як завгодно складного контуру і наявність технологічних відходів у вигляді грата розплавлених, а потім застиглих частинок, які згодом буде потрібно видаляти. Тому розглянутий в даній статті процес (зокрема, навіть ручними апаратами) найбільш доцільний і ефективний головним чином в умовах дрібносерійного і одиничного виробництва, коли число різів за зміну не перевищує 2000 - 4000.

Поділ непрофілірованного електродами

Джерелом тепла для утворення плазми в даному випадку є іскровий розряд порівняно невеликий скважности, який формується при пробої міжелектродного проміжку між дротовим електродом і розрізати виробом.

Принцип роботи плазмореза такого типу відбувається так.
Латунна або мідна дріт з невеликим (не більше 1 мм) поперечним перерізом перемотуючи з однієї котушки на іншу, пересувається уздовж лінії різу. При пробої міжелектродного проміжку (ручним або механізованим способом) в плазморезе збуджується іскровий розряд, який виконує локальне розплавлення. У момент накопичення енергії для наступного імпульсу спеціальний пристрій переміщує дріт на певну відстань, розрахунок величини якого виконується відповідно до теплофізичними характеристиками заготовки та її товщиною. Рух дроту в апараті виключає небезпеку зварювання і забезпечує більш рівномірне спрацьовування непрофілірованного електрода.

Продуктивність і швидкість із застосуванням такого плазмореза невелика. Це пояснюється як малою потужністю джерела, так і невеликим діаметром дротяного електрода, через що в зону обробки неможливо ввести велику енергію: зволікання просто випарується. Безперечними перевагами способу вважаються малі втрати при різанні, виняток зварювання окремих фрагментів, а також гарна якість зони поділу листового матеріалу. Тому ці апарати використовуються при виконанні розділових робіт підвищеної точності, для обробки тонких заготовок, і при складній конфігурації поверхні їх розділу.

Принцип різання плазмою

Різка з використанням кисню або повітря

Плазморізи, які працюють за цим принципом, використовують енергію згоряння кисню (чистого або знаходиться в складі повітря). Плазмова різка відбувається в силу наступних причин:

• Високої температури, яка досягається при згорянні речовини в повітряно-кисневої середовищі (розрахунок, однак, показує, що температура не повинна перевищувати температури плавлення, інакше метал плавиться, а не поділяється);
• При роботі плазмореза даної конструкції відбувається виділення додаткового тепла, що сприяє стабілізації процесу;
• Високій швидкості прокачування газу в пристрої, внаслідок чого зменшується зона його впливу на матеріал, виключається мимовільна сварка, і поліпшується якість поверхні розділу;
• Газовий потік під час роботи апарату за спеціальною програмою забезпечує ефективне видалення частинок розплаву із зони обробки.

Робота плазмореза із застосуванням поздовжнього газового потоку вигідно відрізняється високою питомою потужністю, і тому застосовується при програмах поділу листового металу значної товщини (до 60 ... 80 мм), труб, інших профілів металопрокату. Разом з тим є і ряд обмежень:

• Під час обробки на поверхні завжди відбувається інтенсивне окіслообразованіе. Розрахунок даного процесу складний, але важливий, оскільки інакше якість погіршується через появу товстої оксидної плівки (як при зварюванні). Тому апарати, що реалізують даний спосіб різання, забезпечуються вузлами подачі флюсів - речовин, що пов'язують оксиди в легкоплавкі речовини, які далі віддаляються. Склад флюсів визначається розрахунком. В результаті виключається небезпека зварювання окремих частинок на розрізати контурі, що надає експлуатаційникам додаткові переваги. Плазмова різка алюмінію, міді та інших сплавів, що володіють високою теплопровідністю, без флюсів взагалі неможлива.
• Підвищення точності дії плазмореза можна досягти тільки за рахунок збільшення швидкості потоку газу, тому такі апарати відрізняються підвищеним рівнем шуму. Розрахунок шумозахисних екранів під такі плазморізи не відрізняється особливою точністю
• Технологія поділу з використанням плазми в горючих газах за параметрами своєї фактичної продуктивності апаратів і швидкості різу є малоефективною для обробки нержавіючої сталі, що відрізняється високою температурою плавлення.
• Плазморізи такого типу вимагають підвищених організаційних заходів щодо своєї пожежної безпеки.

Проте, простота схеми пристроїв, а також доступна автоматизація плазмового різання при роботі таких апаратів забезпечують відносно невелику питому потужність обладнання. При відсутності високих вимог до якості обробки плазморізи газового різання вигідно відрізняються невеликою ціною, а тому отримали достатнього поширення. Відомі, наприклад, моделі ручних і переносних плазмореза розглянутого типу.

Поділ в струмені інертного газу

Плазмова різка нержавіючої сталі найчастіше виконується саме цим способом. Якщо товщина листового металу не перевищує 50 мм, застосовують азот, а при більшій товщині - аргон. Принцип виконання операції подібний зварюванні під шаром флюсу. Він полягає в тому, що зона різу локалізується потоком інертного газу, який перешкоджає загорянню металу, і тим самим збільшує продуктивність пристрою. Особливо чистий рез досягається при введенні в основний газ до 15 ... 20% водню. При розрахунку економічної доцільності використовується і автоматична плазмова різка.

Апарати даного типу керуються по параметру швидкості. З її збільшенням зменшується товщина зони поділу, і зростає температура. Рез виходить чистішим, а безперервний підігрів кромки теплом відпрацьованої плазми стабілізує процес у часі, і виключає ймовірність утворення вузлів зварювання, оскільки підтримання температури плазми на необхідному рівні відбувається автоматично. Тому програми управління такими процесами відрізняються простотою і надійністю.

Плазменно-дугове різання вимагає ретельних розрахунків. Розрахунок її параметрів зводиться до визначення швидкості переміщення інструментальної головки верстата і регулювання значення температури в зоні різу, щоб виключити можливу зварювання. Замість розрахунків деякі виробники таких апаратів призводять в керівництві користувача практичні номограми. Вони дозволяють по товщині вихідної заготовки, коефіцієнту її теплопровідності і необхідної продуктивності пристрою вибрати довжину стовпа плазми, а також кількість подаваного інертного газу.

Схема роботи повітряно-плазмового різання

Поділ дуговим розрядом

Метод вважається найбільш прогресивним і універсальним. Відмінними рисами плазмореза даного типу є:

• Спрощення пристрої інструментальної головки, оскільки тут немає необхідності включення дуги в загальний електричний ланцюг апарату.
• Універсальність методу, оскільки фінішна конфігурація лінії або поверхні різу визначається тільки формою електрода за результатами розрахунку (він може бути мідним, з тугоплавких металів - наприклад, вольфраму, або графітовим).
• Високі продуктивність і швидкість обробки внаслідок того, що об'ємна щільність теплової потужності дуги - найвища з можливих.
• Порівняно невисокою ціною апаратів, оскільки в якості джерела формування дугового розряду застосовуються звичайні перетворювачі, що використовуються для зварювання.
• Гарною якістю кромки, яка, наприклад, для подальшої зварювання не вимагає додаткової обробки
• Процес з використанням тепла електричної дуги легко управляється за програмою шляхом зміни струму дугового розряду і продуктивності прокачування робочої діелектричної середовища через зону обробки. Відомі програми забезпечують хорошу регулювання швидкості різання, межелектродного зазору і якості готової кромки листового металу.

Процес плазмового різання придатний для реалізації щодо всіх струмопровідних матеріалів, незалежно від їх теплофізичних показників. Апарати відомих моделей зручні і прості в управлінні, хоча і вимагають додаткового захисту від шуму.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.