Плазменная резка металла — принцип работы и разновидности метода

Плазменная резка металла считается универсальным способом разделения металлических заготовок, который сочетает скорость, точность и экономичность. Метод применяют при изготовлении металлоконструкций, корпусных деталей, элементов трубопроводов, машин и оборудования.

Плазменная резка подходит для работы разными материалами, включая сталь, алюминий, нержавеющую сталь, медь, латунь, титановые сплавы.

Также технология востребована в сфере художественной обработки металла, где требуется точность и аккуратность линий.

При этом оборудование отличается сравнительно простым принципом работы, что делает технологию доступной не только для промышленных предприятий, но и для индивидуальных мастеров.

Принцип работы плазменной резки

Плазменная резка металла представляет собой термическую обработку, при которой металл разделяется с помощью высокотемпературной плазменной дуги. В основе метода лежит использование струи ионизированного газа, то есть плазмы, способной нагреваться до температур свыше 20 000 °C. Под воздействием температуры металл плавится и выдувается из зоны реза, образуя ровную и чистую кромку.

Плазма — это ионизированный газ, который образуется при сильном нагреве и ускорении электронов. В аппаратах для плазменной резки газ (обычно воздух, аргон, азот или смесь газов) пропускается через сопло, где создается электрическая дуга между электродом и металлом. Под действием электрического разряда газ превращается в плазму, температуры которой достаточно, чтобы расплавить прочные металлические сплавы.

Как происходит процесс плазменной резки металла:

1. Формирование электрической дуги. Источник питания аппарата для плазменной резки создает электрическую дугу между электродом внутри резака и поверхностью металлической заготовки. Дуга считается стабильным электрическим разрядом, который служит источником энергии для последующей ионизации газа. Дуга переводит газ в сопле аппарата в плазменное состояние для того, чтобы сделать высокотемпературный рез.

2. Ионизация газа и превращение его в плазму. Через электрическую дугу проходит рабочий газ, а именно воздух, азот, аргон или их смесь. Под действием электрического разряда газ ионизируется, превращаясь в плазму. Ионизация означает, что атомы газа теряют электроны, образуя поток заряженных частиц. В результате газ достигает экстремально высокой температуры от 20 000 до 30 000 °C, что мгновенно плавит металл.

3. Расплавление металла в зоне реза. Когда плазменная струя соприкасается с металлом, температура в месте контакта резко повышается. Металл плавится почти мгновенно, а зона реза становится локально разогретой до температуры плавления материала. Скорость движения дуги и правильная настройка параметров аппарата гарантируют минимальные деформации заготовки.

4. Удаление расплава и формирование кромки. Расплавленный металл удаляется из прорези с помощью потока газа, который выдувает расплав наружу. Это оставляет чистую и ровную кромку реза без крупных заусенцев. В зависимости от толщины металла, типа газа и силы тока ширина реза (так называемый «шов реза») может варьироваться, но качество остается неизменным даже при сложных контурах.

Важно отметить, что результативность метода зависит не только от оборудования, но и от правильно подобранных параметров, таких как сила тока, давление газа, скорость резки и тип металла. При соблюдении условий плазменная резка металла становится надежным и точным методом, способным конкурировать с лазерной и газовой резкой по качеству и скорости обработки.

Виды плазменной резки металла

Существует несколько технологий, отличающихся по типу оборудования и применению:

1. Ручная плазменная резка металла. Используется для мелких заготовок, ремонта, резки труб и листового металла небольшой толщины. Управление осуществляется оператором вручную, что удобно при работе в полевых условиях.
   

2. Механизированная (ЧПУ) плазменная резка. Оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ) гарантирует точность и повторяемость резов. Метод применяется на производстве, при изготовлении деталей, корпусов и конструкций.
   

3. Высокоточная (Fine Plasma) резка. Используется для сложных контуров и тонких металлов, где важна точность до десятых миллиметра.
   

4. Водоструйно-плазменная резка. Совмещает плазменный поток с водяным охлаждением, что снижает термическое воздействие на металл и уменьшает деформации заготовки.
   

Механизированная (ЧПУ) плазменная резка

Механизированная плазменная резка металла с использованием оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) считается одним из самых точных способов обработки металла в промышленности. Метод автоматизирует процесс, оставляя качественный рез при минимизации человеческого фактора.

Принцип работы ЧПУ-плазменной резки:

1. Программирование контура реза. Перед началом работы оператор задает параметры резки в программном обеспечении ЧПУ. Это может быть цифровая модель детали, созданная в CAD-системе, или заранее подготовленный файл с чертежом. Программа автоматически рассчитывает подходящий путь движения резака, скорость, силу тока и давление газа для каждой зоны реза.
   

2. Автоматическое управление движением резака. Оборудование с ЧПУ управляет перемещением плазменного резака по заданной траектории. Моторами и сервоприводами создается плавное движение, благодаря чему получаются ровные, точные и повторяемые контуры на металле, включая сложные фигуры и отверстия.
   

3. Контроль параметров. ЧПУ-система следит за силой тока, скоростью движения, высотой резака над заготовкой. При изменении толщины металла или контура детали система автоматически корректирует настройки, чтобы сохранить качество реза и минимизировать дефекты.
   

4. Обработка больших объёмов и толстых металлов. Механизированная плазменная резка обрабатывает не только тонкий листовой металл, но и более толстые заготовки, что важно при производстве корпусов, каркасов, элементов конструкций и деталей машин.

Преимущества ЧПУ-плазменной резки

• Каждая деталь соответствует заданной программе без отклонений.

• Ошибки оператора минимальны, а производительность выше ручного метода.

• Подходит для серийного производства.

• Оптимизация траектории резака снижает потери металла и ускоряет процесс.

• ЧПУ-плазменные системы работают в составе автоматизированных линий и совместно с другими станками.

Механизированная плазменная резка металла на ЧПУ востребована в промышленности, где требуется массовое производство деталей. Метод сочетает преимущества традиционной плазменной резки с точностью цифрового управления.

Плазменная резка металла — это универсальная технология, сочетающая производительность, доступность и качество обработки. Метод подходит для задач, включающих мелкий ремонт и промышленное производство.