Plazmové řezání kovů: druhy, technologie a potřebné vybavení

Promluvme si o tom, jak správně řezat kov pomocí plazmové řezačky a jaké vybavení k tomu budete potřebovat.

Plazmové řezání kovů je jednou z efektivních metod řezání materiálů z hlediska poměru rychlosti procesu a kvality řezu. Přestože z hlediska nákladů na zařízení výrazně převyšuje řezání plynovým plamenem, díky čistotě hran není potřeba následného mechanického čištění, zvyšuje se produktivita a zvyšuje se objem vyráběných produktů. Podívejme se na podstatu řezání kovu pomocí plazmové řezačky, jaké vybavení je vyžadováno a pokyny krok za krokem k provedení procesu.

• Podstata metody plazmového řezání
• Druhy plazmového řezání kovů
• Výhody řezání kovu plazmovou řezačkou
• Požadované vybavení pro řezání plazmou
• Požadované OOP
• Podrobný průvodce řezáním kovu plazmovou řezačkou

Podstata metody plazmového řezání

Plazmové řezání kovů zahrnuje zahřívání materiálu elektrickým obloukem a jeho propichování plazmovým paprskem. Plazma vzniká v plazmovém hořáku (hořáku) ovládaném svářečem. Uvnitř zařízení je katoda a anoda. Napětí je přiváděno k elektrodám ze stejnosměrného invertoru a je buzen elektrický oblouk o teplotě 5000 ⁰C. Obloukem pak prochází plyn, který se zahřeje a začne ionizovat. To vede k tepelné roztažnosti plynu a zvětšení jeho objemu až 50-100krát. Výsledkem je vytvoření plazmového oblouku s teplotou až 30 000 ⁰C.

Díky vysoké teplotě dochází k rychlému ohřevu a je možné řezání jakéhokoli kovu. Vysoký tlak plazmového oblouku odfoukne částice strusky a kapky roztaveného materiálu, což má za následek čisté řezné hrany. Kombinovaná kinetická energie ionizovaných částic a tepelná energie elektrického oblouku jsou účinnější než plynový plamen kyslíkového hořáku. Tato metoda řezání plazmou se nazývá CUT.

Druhy plazmového řezání kovů

Existuje několik rozdílů v implementaci, vybavení a provozních principech řezacích zařízení CUT.

Podle vybavení

Zařízení se dodávají v manuálním a CNC provedení. První typ je kompaktní, měnič lze snadno přenést v rukou na požadované místo. Ale výkon plazmové řezačky je nízký, maximální tloušťka kovu, kterou dokáže proříznout, je 10-16 mm. Existují manuální verze v průmyslovém měřítku, které řežou tloušťky až 100 mm. Mají vodní chlazení, ale svářeč drží a vede plazmový hořák rukama.

CNC stroje pracují podle šablon nahraných do paměti a hlava plazmového hořáku se pohybuje na pojezdech pomocí pohonů od elektromotorů. Strojní plazmové řezání umožňuje řezat kovy o průřezu až 200 mm a provádět zakřivené řezy přesně podle šablony, ale cena takového zařízení je vysoká. Nachází se trvale.

Podle typu zapalování

Cenově výhodné plazmové řezačky mají v trysce hořáku pouze anodu. Katoda je samotný produkt (řezaný materiál). Aby se objevil plazmový oblouk, musíte přivést hořák k obrobku a dotknout se ho. Tento způsob zapalování se nazývá kontakt. Při mnoha přístupech musíte často zapálit oblouk dotykem hlavy hořáku s obrobkem. To zkracuje životnost zařízení a zpomaluje práci.

Dražší plazmatrony mají katodu a anodu. Ihned po stisknutí tlačítka mezi nimi hoří oblouk, i když je hořák daleko od obrobku. Takový oblouk se nazývá pracovní oblouk a způsob zapálení se nazývá bezkontaktní. Při přiblížení k řezanému materiálu se na něm plazmový oblouk uzavře a dojde k řezání. Tato metoda je vhodnější pro hromadné práce nebo časté krátké střihy.

Podle použitého plynu

Stlačený vzduch se používá k řezání železných kovů. K plazmové řezačce je připojen kompresor, který generuje tlak a objem odpovídající vlastnostem zařízení. Železné kovy a legovanou ocel lze řezat také plazmovými řezačkami s vodou. Nalévá se do speciální přihrádky a přivádí se přímo do trysky hořáku. Při zahřívání vzniká pára, tlak a kyslík v odpařené vodě ionizuje elektrický oblouk za vzniku plazmy.

Neželezné kovy (měď, mosaz, hliník atd.) se řežou pomocí stlačeného plynu z válce. Může to být směs dusíku a kyslíku, čistý dusík nebo směs argonu a vodíku. Takový plyn působí nejen jako spotřební látka pro tvorbu plazmy, ale také chrání roztavený kov před interakcí s prostředím, protože sám je inertní. Jinak by se tekutý kov silně vařil a zanechával prověšení, které by vyžadovalo následné mechanické zpracování.

Výhody řezání kovu plazmovou řezačkou

Plazmové řezání má jasné výhody oproti řezání plynovým plamenem pomocí kyslíkových a propanových nebo acetylenových lahví:

• Vysoké provozní rychlosti pro zvýšenou produktivitu při velkých řezných objemech.
• Schopnost provádět zakřivené řezy jakékoli složitosti, vystřihovat tvary a neobvykle tvarované díly.
• Úhledný řez bez prohýbání, s hladkým ostřím, který omezuje následné mechanické opracování bruskami nebo je zcela eliminuje.
• Kvůli vysoké teplotě dochází okamžitě k ohřevu řezné zóny, takže zbytek produktu nemá čas na zahřátí a deformaci.
• Maximální tloušťka řezu v závislosti na výkonu plazmové řezačky je až 200 mm.
• Šířka řezu je 1-2 mm (v závislosti na aktuální síle a tloušťce kovu), což umožňuje ekonomické řezání materiálu při řezání mnoha dílů stejného typu.
• Schopnost řezat železné, legované a neželezné kovy, ale i nekovy včetně keramiky a betonu. Obecně je nemožné řezat žáruvzdorné kovy kyslíkovým plamenem.
• Vysoká bezpečnost pro životní prostředí, protože dochází k minimálnímu uvolňování škodlivých plynů do atmosféry.
• Možnost řezání v pravém úhlu a držení hořáku pod úhlem, okamžité odstranění zkosení pro řezání hran pro svařování.
• Vysoká úroveň bezpečnosti, protože zde nejsou žádné lahve s hořícími plyny a kyslíkem.

Plazmové řezačky, které pracují s vodou, jsou nejkompaktnější, protože nevyžadují kompresor ani plynovou láhev. Snadno se přenášejí pro práci na dálku.

Mezi nevýhody řezání kovu pomocí plazmové řezačky patří vysoká cena zařízení. I během procesu oblouk hlasitě syčí, protože proud plazmy vychází vysokou rychlostí. Spotřební materiál pro řezací stroje CUT je drahý a ani oprava samotných strojů není levná.

Požadované vybavení pro řezání plazmou

Pro řezání kovů a jiných materiálů plazmou je potřeba zakoupit plazmovou řezačku, plazmový hořák a kompresor.

Výběr plazmové řezačky

Při výběru plazmové řezačky se bere v úvahu několik charakteristik zařízení:

• Napájecí napětí. Dodává se na 220 nebo 380 V. První varianta je vhodná do garáže nebo domácí dílny. Zařízení lze snadno připojit k domácí síti. Pro podnikové a profesionální činnosti je lepší koupit třífázový střídač se zvýšeným výkonem. Je produktivnější, ale nejde zapojit do běžné zásuvky.
• Síla proudu. Charakteristika přímo ovlivňuje maximální tloušťku řezaného kovu. S indikátorem 30-50 A si plazmová řezačka poradí s obrobky o průřezu 10-16 mm. Pro práci s plechy 50-60 mm bude zapotřebí proud 140-160 A.
• Trvání zatížení. Určuje, jak dlouho lze řezat kov bez zastavení. Levné modely mají PN 40 %, tzn. potřebuje přestávky každé 4 minuty (4 minuty řezání a 6 minut chlazení). Pro profesionální činnosti je lepší koupit plazmovou řezačku s PN 60-100%.

Dobrou levnou variantou do garáže a soukromé dílny je BARSVELD Profi CUT-47 D. Váží pouhých 6,6 kg, má displej pro nastavení režimů řezání a odolné kovové tělo. Pro podnik je lepší pořídit si průmyslovou verzi se zvýšenou proudovou silou BARSVELD Profi CUT-167 D. Plazmový hořák má pohodlná kolečka pro pohyb, má dvě madla pro nakládání, vestavěný digitální displej a manometr pro sledování klíčových hodnot.

Vzduchový plazmový řezací stroj BARSVELD Profi CUT-47 D (220 V)

Vzduchový plazmový řezací stroj BARSVELD Profi CUT-77 D (220 V)

Vzduchový plazmový řezací stroj BARSVELD Profi CUT-107 D (380 V)

Vzduchový plazmový řezací stroj BARSVELD Profi CUT-167 D (380 V)

Nastavení plazmového řezacího stroje

Výběr plazmového hořáku

Plazmový hořák nebo plazmová řezačka je hořák v rukou svářeče, který řeže kov. Nástroje se liší maximálním proudem proudu, délkou pouzdra a typem chlazení. Síla proudu musí odpovídat plazmovému řezači. Pokud invertorový stroj produkuje 150 A a plazmová řezačka je navržena pro 50 A, pak se rychle zhorší.

Pro řezání malých obrobků na pracovním stole stačí krátký kabelový kanál 2-3 m. Pro práci s velkými ocelovými plechy je lepší mít dlouhé rameno plazmového hořáku 6-8 m, aby nedošlo k přeuspořádání. zařízení.

Vzduchem chlazené plazmové řezačky jsou levnější, ale při častém používání s vysokým výkonem se rychleji přehřívají a zařízení se kazí. Vodou chlazené modely jsou dražší, ale díky cirkulaci kapaliny umožňují delší kontinuální řezání. Cenově dobrou variantou je BARSVELD LT-50 s návlekem 6 m, jehož hlavice je určena pro proud 50 A. Profesionálnějším modelem je ERGOCUT A101. Dokáže odolat proudu až 100 A a má nosnou konzolu, která pomáhá udržovat konstantní vzdálenost mezi tryskou a obrobkem.

Plazmová řezačka Trafimet ERGOCUT A101

Plazmová řezačka BARSVELD LT-50

Plazmové řezání je vysoce přesná metoda tepelného zpracování kovu. Roli řezačky zde hraje usměrněný plazmový paprsek, který je pod vysokým tlakem přiváděn do elektrického oblouku. Díky této metodě se zkracuje doba provozu zařízení a eliminuje se možnost tepelného zkreslení obrobku při ohřevu.

Druhy plazmového řezání

Technologie řezání kovů plazmou je soubor specifických metod.

Řezání plazmovým obloukem se dělí na:

• vzduch-plazma;
• plynová plazma;
• laser-plazma.

Princip činnosti prvních dvou metod má mnoho společného: elektrický oblouk a ionizovaný proud horkého plynu. Liší se pracovní tekutinou: metoda vzduch-plazma používá vzduch a metoda plyn-plazma používá vodní páru nebo nějaký druh plynu.

Pro zpracování obrobků do tloušťky 20 cm se používá kombinované zařízení. Moderní průmyslové jednotky kombinují tepelné zpracování s plynovým paprskem nebo použitím plazmového hořáku. Každý řezací stroj je vybaven modulem CNC (Computer Numerical Control). Listy jsou řezány po rovné nebo zakřivené dráze.

Ruční plazmové řezání je klasický plazmový obloukový řezací stroj. Železný kov je řezán proudem ionizovaného vzduchu pomocí přenosných domácích jednotek. Pokud rozšíříte sortiment používaných plynů, zařízení se výrazně zkomplikuje a zvýší se jeho cena.

Specifika technologie

Plazmové řezání se provádí dvěma způsoby – plazmovým paprskem a plazmovým obloukem. Ke zpracování kovu se nejčastěji používá metoda plazmového oblouku. Správný výběr aktuální síly a řezné rychlosti je zárukou získání kvalitního a rovnoměrného řezu.

Hlavním pracovním prvkem plazmové řezačky je elektroplazmová řezačka. Po zapnutí stroje vstupuje do frézy vysokofrekvenční elektrický proud a mezi špičkou a elektrodou se vytvoří vysokoteplotní oblouk. Stlačený vzduch, který jím prochází, se působením elektřiny ohřeje na 25 000-30 000 0 C. Jeho objem se přitom 100x zvětší. Zároveň se vzduch ionizuje a stává se elektrickým vodičem. Vzniklý oblouk, unikající z hrotu rychlostí až 3 m/s, nejen ohřeje kov v daném místě, ale také odfoukne roztavená zrna. Výsledkem tohoto účinku plazmy na kov je vytvoření rovnoměrného, ​​čistého řezu.

Výhody plazmové léčby

Zpracování kovů pomocí plazmového řezání má oproti jiným metodám řezání jasné výhody:

• plazmová řezačka může zpracovávat všechny typy neželezných a železných kovů (dokonce i žáruvzdorné);
• rychlost zpracování je mnohonásobně vyšší než u plynu nebo jiného zařízení;
• pomocí plazmového řezání můžete vyrábět umělecké a tvarové díly libovolného stupně složitosti;
• přesnost a kvalita řezání není ovlivněna tloušťkou plechu (lze upravit ostrý proud plazmy);
• zařízení umožňuje provádět šikmé řezy a zpracovávat plechy velké šířky;
• na okrajích nejsou žádné otřepy, třísky nebo drsnost, takže nevyžadují další zpracování;
• je minimalizováno uvolňování nebezpečných látek do ovzduší při zpracování kovů;
• není třeba předehřívat plech, proto se výrazně zkrátí doba výroby součásti;
• kov v oblasti řezání nedostává vytvrzovací účinek;
• ohřívá se pouze malá oblast v místě řezání;
• díky ekonomickému řezání plechů se snižují náklady na práci;
• díl se při vytváření nedeformuje.

Nezbytné vybavení

Pro řezání kovu plazmou se používají jednotky pro domácí a průmyslové účely. Průmyslovým zařízením jsou číslicově řízené stroje (komplexní multifunkční automatizované komplexy). Domácí spotřebiče jsou malé velikosti a fungují na 220V nebo 380V. Můžete je koupit zcela levně.

Zdrojem plazmového řezání v domácích jednotkách je invertor (svařovací generátor) nebo transformátor. První z nich je malých rozměrů a snadno se s ním manipuluje. Druhý je spolehlivý v provozu a odolný. Jeho pracovní tekutinou je připravený atmosférický vzduch.

Přístroje se používají v domácích dílnách, profesionální výrobě a stavebnictví. Řezají plech, opracovávají keramické, kamenné a válcové výrobky (včetně ocelových trubek), vyřezávají geometrické tvary složitých tvarů (včetně otvorů). Takové zařízení je funkčnější a snáze se používá než konvenční kyslíko-palivové řezání. Jak velikostí, tak bezpečností.

Kvalita zpracování

Kvalita řezu je důležitým kritériem při zpracování kovů. Zejména pokud jde o plazmové řezání trubek. Kvalita řezu je ovlivněna provozním režimem a kvalifikací umělce. Řezání plazmovým obloukem se provádí v souladu s GOST 14792-80 a musí odpovídat mezinárodnímu standardu kvality – ISO 9013-2002.

Dokumenty definují hlavní kritéria:

• Tolerance pro kolmost nebo hranatost. Je to ukazatel odchylek od kolmé a řezné roviny k povrchu zpracovávaného výrobku.
• Tavení horního okraje. V místech zpracování se nesmí objevit trhliny. Horní okraj může být ostrý, roztavený, roztavený-převislý.
• Drsnost. V souladu s GOST to může být 1, 2 nebo 3 třídy.

Plazmové řezání, na rozdíl od metody řezání laserem, umožňuje zpracovávat plechy velkých šířek a řezat plechy pod určitým úhlem. Výskyt defektů na povrchu hotových výrobků je minimalizován, proto nemusí být podrobeny dodatečnému mechanickému zpracování.