Технoлoгией вoздушнo-плазменнoй резки мoгут быть oбрабoтаны практичеcки вcе тoкoпрoвoдящие металлы. Ей легкo пoддаютcя, например, выcoкoлегирoванные cтали c coдержанием хрoма и никеля, вcе закалённые и незакалённые инcтрументальные cтали, кoнcтрукционные cтали, а также цветные металлы, такие как алюминий и его cоединения, латунь и медь.
Примечательно, что плазменной резке подвергаетcя даже cерый чугун. Протекающий через плазменный резак воздух приобретает экcтремально-выcокую температуру поcредcтвом воздейcтвия на него электрической дуги. При этом образуется токопроводящая плазма, по которой от электрода к изделию передаётся ток резки. Плазменное сопло с отверстием малого диаметра способствует сужению тока резки, вследствие чего образуется сильно фокусированная режущая плазменная струя.
Слагаемые чистого реза
Плазма - ионизированный газ, содержащий электрически заряженные частицы и способный проводить ток. Ионизация газа происходит при его нагреве. Степень ионизации тем выше, чем выше температура газа.
В центральной части сварочной дуги газ нагрет до температур 5000-30000°С, имеет высокую электропроводность, ярко светится и представляет собой типичную плазму. Плазменную струю, используемую для сварки и резки, получают в плазматронах, в которых нагревание газа и его ионизация осуществляются дуговым разрядом в специальных камерах.
Вдуваемый в камеру газ, сжимая столб дуги в канале сопла плазматрона и охлаждая его поверхностные слои, повышает температуру столба. В результате струя проходящего газа, нагреваясь до высоких температур, ионизируется и приобретает свойства плазмы. Увеличение при нагреве объема газа в 50-100 и более раз приводит к истечению плазмы со сверхзвуковыми скоростями. Плазменная струя легко расплавляет любой металл. А
получают ее по двум основным схемам. При плазменной струе прямого действия изделие включено в сварочную цепь дуги, активные пятна которой располагаются на вольфрамовом электроде и изделии. При плазменной струе косвенного действия активные пятна дуги находятся на вольфрамовом электроде и внутренней или боковой поверхности сопла.
Плазмообразующий газ может служить также и защитой расплавленного металла от воздуха. В некоторых случаях для защиты расплавленного металла используют подачу отдельной струи специального, более дешевого защитного газа. Газ, перемещающийся вдоль стенок сопла, менее ионизирован и имеет пониженную температуру. Благодаря этому предупреждается расплавление сопла. Однако большинство плазменных горелок имеет дополнительное водяное охлаждение.
Дуговая плазменная струя - интенсивный источник теплоты с широким диапазоном технологических свойств. Благодаря этому, ее можно использовать для нагрева, сварки или резки и неэлектропроводных материалов, таких как стекло, керамика и др. (плазменная струя косвенного действия).
Тепловая эффективность дуговой плазменной струи зависит от величины сварочного тока и его напряжения, состава, расхода и скорости истечения плазмообразующего газа, расстояния от сопла до поверхности изделия, скорости перемещения горелки (скорости сварки или резки) и т. д. Геометрическая форма струи также может быть различной (квадратной, круглой и т. д.) и определяться формой выходного отверстий сопла. В любом случае такая струя способствует быстрому плавлению металла. Благодаря её высокой кинетической энергии, расплав буквально выбрасывается из щели, образованной при резке. Как результат, получается чистый и ровный рез.
МАВР и другие
Здесь уже говорилось, что для сохранности плазменного сопла в аппаратах чаще всего применяют его водяное охлаждение. Но есть целая линейка агрегатов, которые легко обходятся воздушным охлаждением, выигрывая тем самым в экономичности и компактности. К таким, в частности, относится мобильный агрегат воздушно-плазменной резки МАВР-150.
Источник питания МАВРа выполнен на основе оригинальной схемы высокочастотного транзисторного инвертора, которая обеспечивает стабильность процесса, а также возможность работы от автономного источника электропитания мощностью 30 кВа. Поджиг дуги производится осциллятором, процесс резания автоматически настраивается платой управления.
Благодаря своей легкой и компактной конструкции, оснащённой трубчатой рамой, МАВР-150 пригоден также к эксплуатации в жёстко фиксированном состоянии. Шланговый пакет плазменного резака и другие присутствующие кабеля могут фиксироваться на рамной конструкции. Поэтому установка подходит для её универсального применения как для ручной резки, так и для автоматического/роботизированного режима.
Серийно установка оснащена высококачественным редуктором-фильтром с полуавтоматическим отделителем влаги и дополнительным микрофильтром. Хорошо фильтрованный воздух, давление которого всегда отрегулировано, распространяется по корпусу плазменного резака и служит с одной стороны плазмообразующим газом, с другой - охлаждающей средой для термически нагруженной головки резака. Центральный разъём позволяет подключать к установке как резаки для больших нагрузок, так и малые, для реза тонких материалов. Разъём обеспечивает быструю их смену.
В аппарате предусмотрена схема защиты от перегрузок. Если пилотная дуга не образуется или прерывается, источник питания отключается примерно через 2 сек., защищая пользователя от возникшего напряжения холостого хода.
По той же схеме работает и установка воздушно-плазменной резки УВПР 0401. Она предназначена для полуавтоматической (с ручным перемещением плазматрона) или автоматической (в составе машин-автоматов), резки всех видов металлов и сплавов. Установку отличают большая скорость и высокое качество реза при минимальных затратах по сравнению с газовой резкой.
С ее помощью можно резать даже загрязненные и окрашенные поверхности без подготовительных работ. Толщина разрезаемого металла: сталь – 8 мм, алюминий – 5, медь – 2, серый чугун – 5. При этом отмечаются не только минимальные потери материалов, но и полное отсутствие деформации и необходимости правки изделия после резки.
Куда большую толщину резки обеспечивает установка Plazmaster-50. Это уже исключительно промышленный аппарат, которому, в отличие от названных выше его собратьев, которые могут подсоединяться к бытовой сети, требуется электропитание 400 В, 50 Гц, трехфазное. Зато и максимальная толщина материалов при качественной резке I класса составляет 5 мм; при качественной резке II – 12; при разделительной резке – 20. Собственные габаритные размеры (ВхШхД) – 1010х430х520 мм, вес – 80 кг.
Высокое качество и точность резки, а также скорость (в 2-3 раза больше чем при газовой резке) – это черты, которые позволяют назвать аппараты плазменной резки идеальным устройством для изготовителей стальных конструкций, использования на судоверфях, ремонтных заводах, складах металла, в автомобильных мастерских и т.п. Дополнительным преимуществом плазменной резки является возможность обработки металлов, которые тяжело или совсем не режутся газом, т.е. нержавеющих сталей, алюминия и меди.
Владимир Баранов
