Первый плазмотрон появился примерно в 60-х годах XX века. Технология оказалось настолько эффективной, что за полвека проникла на все крупные металлообрабатывающие предприятия. Сегодня ее активно применяют для резки самых разных металлов.
Плазма представляет собой поток ионизированного газа температурой в десятки тысяч градусов Цельсия. Кислород, разогретый до такой температуры теряет свойства и диэлектрика и превращается в проводника электрического тока, который и разогревает материал, а потом сам же выдувает его из места расплава. Скорость потока плазмы, который режет и удаляет металл, может достигать 800 м/с при силе тока 250А, но этот параметр возрастает вместе с повышением расхода плазмообразующего газа и понижается с уменьшением диаметра сопла плазмотрона.
В плазмотроне происходит превращение обычной дуги в плазменную. Это плазменный резак с подключенным к нему кабель-шланговым пакетом, соединенным с аппаратом. Роль плазмотрона в процессе резки настолько велика, что иногда этим словом ошибочно именуют весь аппарат плазменной резки.
Существует несколько типов плазмотронов. Их различают по виду дуги: прямого действия и косвенного. В первых между неплавящимся электродом плазмотрона и металлической деталью возникает дуговой разряд. Такие аппараты подходят для работы с металлами. А в аппаратах второго типа дуга возникает в самом материале, поэтому их целесообразно использовать с неметаллическими материалами, которые не проводят электрический ток.
Возможности плазмотрона определяются соплом. Самый характерный размер сопла для плазменной резки лежит в пределах до 3 мм в диаметре и до 12 мм в длине. Оптимальное соотношение этих параметров — 1,5 или 1,8, причем такая пропорция взялась не случайно: чем длиннее сопло, тем выше качество реза, однако, до бесконечности сопло не удлинишь: слишком длинное и тонкое, оно быстро выйдет из строя.
Рабочие газы традиционно делятся на плазмообразующие и транспортирующие, или защитные. В самых простых и недорогих аппаратах роль и защиты, и плазмообразователя выполняет сжатый воздух. Это обеспечивает весьма сносное качество реза, но кромки обработанного металла подвержены сильному окислению, что может помешать их дальнейшей обработке. Да и параметры эффективности воздушных аппаратов плазменной резки невелики, а потому воздух не применяется в серьезном оборудовании промышленного назначения. Газовые смеси для сложных систем могут содержать азот, кислород, водород, гелий или аргон. Конкретный состав выбирается не из предпочтений заказчика, а из того, с каким материалом будет работать установка плазменной резки.
Техника для плазменной резки — удовольствие не из дешевых. Особенно дороги установки для тех промышленных предприятий, в производственном процессе которых резка занимает не последнее место. Поэтому аппарат «с запасом» качества, как правило, не выбирают, а вместо этого тщательнее продумывают все параметры материала, с которыми плазменному оборудованию придется работать.
Ключевым параметром является толщина металла для раскроя и его теплопроводность. Основная масса промышленного оборудования для плазменной резки в воздушной среде способна работать с толщиной до 50 мм. Этого хватает для резки большинства деталей из металла и неметаллов. Для специфических потребностей в резке металла толщиной более 5 см потребуются боле сильные установки с плазмотронами водяного охлаждения.
Следующий фактор, влияющий на выбор машины — это режим эксплуатации. Здесь необходимо учитывать процент продолжительности включения (ПВ). Он определяет соотношение времени работы со временем, которое необходимо для охлаждения аппарата. У современных плазморежущих установок этот показатель достигает 100%, но у большинства применяемых машин лон колеблется в районе 40-60%. Это значит, что в течение 10 минут работы аппарата непосредственно на резку придется 4-6 минут, тогда как остальное отводится на охлаждение. ПВ может «плавать» в зависимости от времени начала смены: холодный, только что включенный плазморез проработает гораздо больше указанного производителем ПВ, но в конце смены он будет выключаться чаще заявленной периодичности — не самый удобный формат работы. Радует хотя бы то, что время перемещения плазмотрона от одной зоны разреза в другую тоже идет в зачет охлаждения.
Впрочем, и без этого у аппаратов плазменной разки производительность в 5-10 раз выше той, что дает кислородная горелка. Эффективнее может быть только дорогая лазерная установка.
С одинаковым успехом плазмотрон режет и твердый чугун, и мягкую медь. Нужно только отрегулировать мощность и выставить соответствующее давление воздуха. Причем плазменная резка абсолютно не требовательна к поверхности металлов: они могут быть сколько угодно ржавыми, грязными или окрашенными — плазме это не станет помехой.
Также плазменную реку отличает точность и незначительная деформация краев реза даже при работе с тонколистовым металлом. После обработки плазмотроном кромка изделия почти не требует дополнительной обработки и шлифовки. Кроме того, аппараты плазменной резки наносят меньший вред окружающей среде и более безопасны из-за отсутствия взрывоопасных баллонов.
Ложкой дегтя в описании оборудования для плазменной резки выглядит ограничение на толщину разрезаемого металла. При всех достоинствах, плазма используется для работы с деталями не толще 100 мм. Лазерная резка по этому параметру, конечно, оказывается в более выигрышном свете. Но не стоит забывать, что разница в цене между плазмотроном и станком для лазерной резки доходит до 280%.
Постоянное сравнение лазерных и плазменных установок неслучайно. Их положение на рынке сегодня можно назвать косвенной конкуренцией: и те, и другие аппараты подходят для промышленного использования, но первые дают больше возможностей, а вторые — намного дешевле. И только тщательный расчет экономической эффективности для каждого конкретного предприятия позволит сделать действительно правильный выбор.

"Промышленные страницы Сибири" №7 (55) август 2011 г.

p align="justify">Первый плазмотрон появился примерно в 60-х годах XX века. Технология оказалось настолько эффективной, что за полвека проникла на все крупные металлообрабатывающие предприятия. Сегодня ее активно применяют для резки самых разных металлов.
Плазма представляет собой поток ионизированного газа температурой в десятки тысяч градусов Цельсия. Кислород, разогретый до такой температуры теряет свойства и диэлектрика и превращается в проводника электрического тока, который и разогревает материал, а потом сам же выдувает его из места расплава. Скорость потока плазмы, который режет и удаляет металл, может достигать 800 м/с при силе тока 250А, но этот параметр возрастает вместе с повышением расхода плазмообразующего газа и понижается с уменьшением диаметра сопла плазмотрона.
В плазмотроне происходит превращение обычной дуги в плазменную. Это плазменный резак с подключенным к нему кабель-шланговым пакетом, соединенным с аппаратом. Роль плазмотрона в процессе резки настолько велика, что иногда этим словом ошибочно именуют весь аппарат плазменной резки.
Существует несколько типов плазмотронов. Их различают по виду дуги: прямого действия и косвенного. В первых между неплавящимся электродом плазмотрона и металлической деталью возникает дуговой разряд. Такие аппараты подходят для работы с металлами. А в аппаратах второго типа дуга возникает в самом материале, поэтому их целесообразно использовать с неметаллическими материалами, которые не проводят электрический ток.
Возможности плазмотрона определяются соплом. Самый характерный размер сопла для плазменной резки лежит в пределах до 3 мм в диаметре и до 12 мм в длине. Оптимальное соотношение этих параметров — 1,5 или 1,8, причем такая пропорция взялась не случайно: чем длиннее сопло, тем выше качество реза, однако, до бесконечности сопло не удлинишь: слишком длинное и тонкое, оно быстро выйдет из строя.
Рабочие газы традиционно делятся на плазмообразующие и транспортирующие, или защитные. В самых простых и недорогих аппаратах роль и защиты, и плазмообразователя выполняет сжатый воздух. Это обеспечивает весьма сносное качество реза, но кромки обработанного металла подвержены сильному окислению, что может помешать их дальнейшей обработке. Да и параметры эффективности воздушных аппаратов плазменной резки невелики, а потому воздух не применяется в серьезном оборудовании промышленного назначения. Газовые смеси для сложных систем могут содержать азот, кислород, водород, гелий или аргон. Конкретный состав выбирается не из предпочтений заказчика, а из того, с каким материалом будет работать установка плазменной резки.
Техника для плазменной резки — удовольствие не из дешевых. Особенно дороги установки для тех промышленных предприятий, в производственном процессе которых резка занимает не последнее место. Поэтому аппарат «с запасом» качества, как правило, не выбирают, а вместо этого тщательнее продумывают все параметры материала, с которыми плазменному оборудованию придется работать.
Ключевым параметром является толщина металла для раскроя и его теплопроводность. Основная масса промышленного оборудования для плазменной резки в воздушной среде способна работать с толщиной до 50 мм. Этого хватает для резки большинства деталей из металла и неметаллов. Для специфических потребностей в резке металла толщиной более 5 см потребуются боле сильные установки с плазмотронами водяного охлаждения.
Следующий фактор, влияющий на выбор машины — это режим эксплуатации. Здесь необходимо учитывать процент продолжительности включения (ПВ). Он определяет соотношение времени работы со временем, которое необходимо для охлаждения аппарата. У современных плазморежущих установок этот показатель достигает 100%, но у большинства применяемых машин лон колеблется в районе 40-60%. Это значит, что в течение 10 минут работы аппарата непосредственно на резку придется 4-6 минут, тогда как остальное отводится на охлаждение. ПВ может «плавать» в зависимости от времени начала смены: холодный, только что включенный плазморез проработает гораздо больше указанного производителем ПВ, но в конце смены он будет выключаться чаще заявленной периодичности — не самый удобный формат работы. Радует хотя бы то, что время перемещения плазмотрона от одной зоны разреза в другую тоже идет в зачет охлаждения.
Впрочем, и без этого у аппаратов плазменной разки производительность в 5-10 раз выше той, что дает кислородная горелка. Эффективнее может быть только дорогая лазерная установка.
С одинаковым успехом плазмотрон режет и твердый чугун, и мягкую медь. Нужно только отрегулировать мощность и выставить соответствующее давление воздуха. Причем плазменная резка абсолютно не требовательна к поверхности металлов: они могут быть сколько угодно ржавыми, грязными или окрашенными — плазме это не станет помехой.
Также плазменную реку отличает точность и незначительная деформация краев реза даже при работе с тонколистовым металлом. После обработки плазмотроном кромка изделия почти не требует дополнительной обработки и шлифовки. Кроме того, аппараты плазменной резки наносят меньший вред окружающей среде и более безопасны из-за отсутствия взрывоопасных баллонов.
Ложкой дегтя в описании оборудования для плазменной резки выглядит ограничение на толщину разрезаемого металла. При всех достоинствах, плазма используется для работы с деталями не толще 100 мм. Лазерная резка по этому параметру, конечно, оказывается в более выигрышном свете. Но не стоит забывать, что разница в цене между плазмотроном и станком для лазерной резки доходит до 280%.
Постоянное сравнение лазерных и плазменных установок неслучайно. Их положение на рынке сегодня можно назвать косвенной конкуренцией: и те, и другие аппараты подходят для промышленного использования, но первые дают больше возможностей, а вторые — намного дешевле. И только тщательный расчет экономической эффективности для каждого конкретного предприятия позволит сделать действительно правильный выбор.

"Промышленные страницы Сибири" №7 (55) август 2011 г.

скачать pdf

Антон Полевой.