div>

«Основное применение плазменной резки — это в первую очередь заготовительные участки производств, где особенно важна продуктивность и качество, подходящее для последующей обработки или сварки. Кроме того, необходима низкая себестоимость процесса. Это в полной мере обеспечивает процесс плазменного раскроя. Такая резка в три раза быстрее, чем газокислородная для малоуглеродистых сталей в толщине 3-25 мм. Инвестиции в плазменные станки на 75% ниже, чем в высокопроизводительные лазерные установки для тех же габаритов листа. При этом скорость на средней толщине 12 мм такая же», — говорит региональный менеджер по продажам ООО «Voortman Steel Machinery» Александр Мухранов.

По его словам, для нержавеющих сталей средней и большой толщины, для которых газокислородная резка не подходит, плазменная является наиболее предпочтительным методом. Шероховатость кромки обработанной детали обычно ниже, чем при лазерной или газокислородной технологии. Хотя существуют, конечно, и недостатки: конусность или перпендикулярность продукта немного выше (2-4 градуса), а допуски больше, чем при лазерной резке. Однако существует ПО, которое позволяет полностью нивелировать конусность отверстия.

«Такой метод состоит в разделении материалов плазменной струёй, генерируемой плазмотроном. Её температура достигает 20 000 °С, что позволяет проводить работы на высоких скоростях до 25 м/мин. Диапазон толщин от 0,5 до 160 мм. Но, как правило, экономическая целесообразность применения находится в диапазоне от 1 до 32 мм. Так что такой способ — один из самых популярных для фасонного раскроя листовых материалов, труб и профилей», — считает Виталий Дубков.

Он утверждает, что плазменная резка — гибкий инструмент, который представлен как минимум тремя доступными технологиями:

Первый способ — это наиболее дешёвый метод резки. В качестве плазмообразующего и защитного газа используют только воздух. Прогрессивные разработки предполагают применение более совершенных конструкций плазменных резаков и дополнительных технических газов, что позволяет достигать высоких показателей в результате.

В то же время технология предоставляет потребителю дополнительную гибкость. Она заключается в возможности выбора оптимальной плазменной технологии как с точки зрения бюджета на внедрение нового оборудования, так и показателей качества, которое принято оценивать по трём показателям:

Ещё один момент, который позволит понять причины популярности метода плазменной резки металла, — это диапазон толщин листового металла, используемого в производстве металлоконструкций и различного технологического оборудования. Обычно толщина находится в диапазоне от 3 до 50 мм. Это величины, на которых максимально раскрываются свойства плазменных технологий — качество и скорость резки.

Часто на станках применяют комбинированный подход к производству. На одной машине размещают плазменный и газовый резаки. И в этом случае металл толщиной до 50 мм обрабатывают с помощью плазмы, используя все преимущества метода. А материал 50-150 мм обрабатывают с помощью газовой резки.

Плазменный раскрой металла является наиболее гибким и доступным инструментом. Этот метод способен эффективно решать задачи по резке наиболее распространённых толщин металлов с небольшими эксплуатационными затратами.

И главный показатель, который заставляет делать выбор в сторону данной технологии, — это высокие скорости резки типичных толщин. А это гарантия хорошей производительности заготовительного производства современного предприятия.

Кроме того, как добавляет Александр Мухранов, процесс плазменной резки по сравнению с другими способами раскроя образует меньше вредных выбросов.

Однако, по мнению руководителя продуктовой группы резки компании ООО «ЭСАБ» Константина Демидова, важно понимать, что любую обработку металлов сложно назвать экологичным процессом, так как существуют и отходы, и выбросы. Для минимизации вреда здоровью работников и окружающей среде в целом эксперт рекомендует использовать современные столы для резки и фильтровентиляционные установки очистки выбросов.

«Одной из актуальных проблем для плазменной резки является быстрый износ расходных деталей (сопла и электрода), но большинство производителей стараются сразу предусмотреть решение этих проблем следующим путём: улучшают охлаждение расходных частей, применяют плавное гашение дуги, когда процесс раскроя заканчивается», — говорит Александр Мухранов.

Он добавляет, что на программном уровне реализуются технологии, которые продлевают срок службы расходных частей: сокращение количества прожигов начальных отверстий, врезка с края заготовки, использование изношенных расходных частей для выполнения стартовых прожигов и т. д. Остальные технологии реализуют производители оборудования. Например, в станках Voortman применяют ингибитор окалины — это устройство, которое распыляет небольшое количество антипригарной жидкости на поверхность металла в момент прожига начального отверстия, благодаря чему металл не образует выплеск вокруг отверстия, а скатывается в шарик и сдувается из зоны резки. Это уменьшает длину врезки в контур детали и риск того, что плазмотрон попадёт на этот выплеск, повредится сопло и произойдёт авариный стоп.

По словам г-на Мухранова, также в станках применяют технологию TrueVolt, которая фиксирует начальное напряжение дуги и изменяет его в процессе резки по мере износа расходных частей. Это и продлевает срок службы расходников, и позволяет долго сохранять стабильное качество работы. Технология резки в данном оборудовании адаптирована под меньшее напряжение дуги. Это более щадящий режим резки, также продлевающий срок службы расходным частям, особенно при многопроходной 3D-резке.

«В ручной плазменной резке быстрый износ расходных деталей связан с наличием влаги и масла в сжатом воздухе, либо неправильной техникой выполнения работы или несоответствием номинала сопла установленному току режущей дуги», — утверждает Константин Демидов.

Он считает, что в машинной плазме, где большинство параметров устанавливаются и управляются автоматически, короткий ресурс расходников может говорить, во-первых, о неоптимальной работе прибора слежения за высотой плазматрона, поскольку при пробивке его необходимо отводить выше от листа, предотвращая забрызгивание расходных деталей. Во-вторых, о неаккуратной работе оператора, который может не увидеть, что устройство выходит за границу разрезаемого листа или касается вырезанных и вставших вертикально на ламелях заготовок.

Также низкий ресурс может быть связан с использованием поддельных или неоригинальных расходных деталей, не соответствующих тем особенностям, которые при проектировании закладывал производитель системы резки.

«Ещё одна проблема заключается в том, что расходные материалы и плазматроны современного уровня доступны в большинстве случаев в импортном исполнении. Так происходит по причине сильного развития институтов, изучающих процессы плазменной резки в тесном сотрудничестве с производителями источников плазмы. Кроме того, любой бизнес в Европе, Азии или США имеет глобальные цели, то есть стремится продавать не только в своей стране, но и во всём мире. Благодаря высоким объёмам продаж, можно увеличить объёмы производства расходных частей за счёт автоматики и, разумеется, снизить стоимость», — считает Александр Мухранов.

Кроме того, в нашей стране эксперты говорят о том, что есть сложности с внедрением доступных и дешевых технических газов для такой резки. Однако, по словам Константина Демидова, эта проблема в прошлом.

Раньше найти технически чистый кислород было затруднительно во многих регионах, однако сейчас нет проблем не только с данным газом, но и со смесями для резки, такими как Н35 (аргон-водород). Внедрению газа мешает убеждение, что чёрную сталь резать сжатым воздухом дешевле. Но это не так, поскольку при расчёте также нужно брать во внимание стоимость дальнейшей обработки кромки под сварку абразивным инструментом и более высокий срок службы расходников.

«Сейчас ничто не мешает использовать такие технические газы, их можно купить любого качества, какого пожелает заказчик. Для чёрных сталей нужны в основном сжатый воздух и кислород, для нержавеющих применяют дополнительно азот, аргон, для алюминия  — воздух, аргон и водород», — говорит Александр Мухранов.

Есть ещё такая проблема: расходные материалы и плазматроны современного уровня доступны в основном в импортном исполнении. По словам Константина Демидова, к сожалению, в России предприятий, способных спроектировать и изготовить эффективные промышленные плазменные резаки, практически не осталось. Есть ряд отечественных производителей, которые выпускают источники питания плазменной дуги, но это, скорее, исключение. В основном компании применяют импортные плазматроны, поскольку спроектировать и произвести эффективный плазменный резак (от конструкции и качества которого на 99% зависит процесс резки) гораздо сложнее, чем источник тока.

«Конструктивно плазморез — это инструмент, который обрабатывает материал различной толщины с немного различающимися механическими свойствами, вырезает все возможные по размерам и форме изделия, в то время как для механической обработки необходим комплект или набор инструмента, гораздо больший, чем расходные части для плазменной резки. Автоматизация процесса плазменного раскроя даёт многое, конечно. Это и увеличение производительности, стабильность качества, отсутствие ошибки из-за человеческого фактора», — заявляет Александр Мухранов.

Константин Демидов считает, что технологии плазменной резки для машин с ЧПУ оборудованы как минимум интерфейсом для связи между системой резки и числовым программным управлением, а как максимум идёт полная интеграция, позволяющая контролировать мощность, газ. Например, есть технология, которая следит за давлением плазменного газа в момент пробивки, делая процесс резки более эффективным.

«В России нормативная составляющая сильно устарела, поскольку технологии с тех пор ушли вперёд. Весь мир, работающий по нормам EN/ISO/ANSI/JIT, может применять процесс плазменной резки для получения высококачественных отверстий для болтовых соединений. Не для всех конструкций, конечно, но для многих. В нашей стране этого нельзя делать по нормативам, хотя те предприятия, которые проводили испытания, успешно их прошли. Также у нас до сих пор многие думают, что детали нельзя сваривать после плазменной резки сразу, а необходимо проводить механическое удаление зоны термического влияния, потому что якобы выгорает углерод, изменяется структура зерна и состав металла. Но исследования показывают обратное», — говорит Александр Мухранов.

По словам Константина Демидова, широко используют в первую очередь ГОСТ 14792–80 «Детали и заготовки, вырезаемые кислородной и плазменно-дуговой резкой. Точность, качество поверхности реза» и ИСО ISO 9013:2017 «Резка тепловая. Классификация резов, полученных тепловым способом. Геометрические характеристики изделий и допуски на характеристики». Оба стандарта распространяются на механизированную резку и содержат подробную информацию о возможных требованиях к вырезаемым заготовкам. Документ ISO достаточно современный и включает больше сведений, в том числе касающихся заготовок, вырезанных на станках с резкой фаски под сварку, которые всё больше принимают в эксплуатацию на предприятиях.

При резке небольших заготовок порой специалисты сталкиваются с тем, что приходится делать паузы в работе. Но тут, отмечает Константин Демидов, надо уточнить: в связи с чем происходят остановки? Если они необходимы на рестарт дуги при переходе от одной детали к другой, то тогда решением может быть использование режима резки сетки, где пилотная дуга возбуждается автоматически, без необходимости повторного нажатия клавиши плазматрона и ожидания цикла продувки. Также одинаковые детали можно резать, сложив несколько листов пакетом при условии, что мощность системы позволит разрезать металл такой толщины.

Кроме того, во время ручной плазменной резки некоторые резчики выдерживают расстояние между соплом и металлом, а другие (например, в Южной Корее) упирают сопло в металл и режут без проблем.

Константин Демидов добавляет, что есть всего три варианта техники выполнения  ручной резки: с открытым соплом с зазором «сопло — металл», с опорой сопла на металл и опорой защитного наконечника на металл. Каждый метод имеет свои особенности и сферы применения.

Резка с опорой сопла на поверхность металла целесообразна к применению на тонкой и чистой нержавеющей стали толщиной до 6 мм. Технология работает на токах до 60А, при этом лист разрезается с минимальной зоной термического влияния. Как правило, низкоуглеродистая сталь имеет загрязнения на поверхности, и это сильно снижает ресурс сопла (оно просто скользит по поверхности и снимает грязь).

Резка с опорой защитного наконечника на металл может производиться на токах до максимально возможного в системе. Данная техника позволяет просто резать заготовки, не боясь замкнуть сопло на разрезаемый металл даже в тех случаях, где работы затруднены, или выполнять резку по шаблону, ведя наконечником вдоль направляющей. Также этот способ позволяет повысить ресурс сопла, так как в этом случае оно защищено наконечником от брызг и лучше охлаждается потоком защитного газа. Но в данной технике есть одно «но» — зону резки видно очень плохо.

Техника резки с зазором между металлом и соплом — самая популярная. Она позволяет выполнять все основные виды работ, благодаря отличной обзорности места раскроя и возможности наклонять плазматрон. Для предотвращения замыкания сопла и поддержания необходимого расстояния между ним и металлом используют направляющие на голове плазматрона.

«Решения для плазменной резки развиваются с каждым годом, благодаря чему пользователь получает более высокое качество кромок у вырезанных заготовок, повышенную производительность и увеличение разрезаемых толщин. Кроме того, в машинах резки всё чаще применяют плазму с 3D-головой для вырезки заготовок с производством фасок», — говорит Константин Демидов.

Александр Мухранов утверждает, что наибольшее развитие данная технология получила примерно 15 лет назад, когда удалось достичь высоких характеристик плазменной дуги: стабильности, высокой концентрации энергии, сохранения качества при высокой скорости резки. Пока что было сделано не так много прогрессивных открытий. Основные перспективные направления разработок в этой части должны касаться увеличения производительности данного процесса, то есть скорости и качества резки чёрных сталей.

Кроме того, необходимо ещё улучшить качество раскроя нержавеющей стали и алюминия. С развитием станков для данного метода, которые оснащают суппортами для 3D-плазменной резки, как раз это будет актуально. Но не стоит забывать, что такая технология — это термический процесс, у которого есть физические ограничения, которые пока невозможно обойти. Поэтому ожидать качества, сопоставимого с механической обработкой, не стоит.

«Скорость плазменной резки выше, чем у большинства альтернативных видов этого процесса, за исключением лазера, кроме того, в отличие от, например, газового метода она достаточна универсальна. Помимо этого, стоит отметить хорошее качество кромки, а также минимальное требование к энергоносителям и материалам при использовании такой технологии».

Плазма представляет собой поток ионизированного газа, разогретого до нескольких тысяч градусов.