Описание и базовые понятия плазменной резки металлов

Основные параметры при плазменной резке металлов:

     Газ. При плазменной резке металлов используются разнообразные  пламеобразующие газы. Основным и самым экономичным газом для плазменной резки является воздух. В специальных случаях применяют азот с водяным туманом, азотно-водородные смеси, двуокисьуглерода;

    Расстояние между режущим соплом (форсункой) и металлом;

    Мощность  плазменной дуги;

    Скорость резки;

Плазмообразующий газ

     Самым популярным и самым дешевым газом для плазменной резки металлов является обычный воздух. Особенно воздух подходит для ручной плазменной резке. Это самый распространенный газ, который делает процесс плазменной резки металла очень дешевым и доступным. Воздух может применяться для резки металла толщиной до 50 мм и с некоторыми ограничениями - больших толщин.  Ограничением применения воздуха для плазменной резки является насыщение среза оксидом азота, что является неприемлемым в некоторых случаях.

      Для плазменной резки на станках ЧПУ используют двойной газ. Для  резки металла толщиной от 10 до 25 мм применяют сочетания азота и дополнительно водяного тумана, как вспомогательного.  При более тонких листах разрезаемого металла охлаждение мелатта в зоне реза происходит слишком быстро, что а) затрудняет резку металла б) кромка становиться грубой, чистота и качество реза падают в) нижняя поверхность изделия покрывается шлаком по кромке реза, что в дальнейшем потребует дополнительной механической обработки.

     Для того компенсации этих недостатков азотно-водной смеси надо уменьшить скорость резки металла и увелицить силу тока плазмы.  

     Для резки листов металла толщиной более 25 мм применяются сложные газовые смеси на основе аргона или водорода, и дополнительно как  вторичный газ используется азот или двуокись углерода. Водород с азотом позволяют устранить недостатки азотной смеси - а именно  нитрирующего эффекта кромок деталей.

    Плазменная резка с использованием углекислого газа является более дорогим по сравнению с плазменной резкой на азоте и воздухе, однако срез и качество резки изделий из металла намного выше. Качество реза получается ровнее и чище.  
       Давление газа при плазменной резке. Давление режущего газа при плазменной резки - одно из важных параметров. Правильный выбор давления газа позволяет гарантировать высокое качество плазменной резки металла, а также продлевает сроки службы электродов и плазматронов. При автоматической плазменной резке за давлением следит система ЧПУ станка и не допускает слишком низкого или слишком высокого давления. При низком давлении плазмотрон недостаточно охлаждается, что может вызвать его повреждение, при высоком - падает качество резки и быстрее изнашиваются компоненты станка по плазменной резке металла.

Дуга

     От мощности тока подаваемого на плазмотрон зависит напрямую толщина разрезаемого плазмой металла.  Необходимо следить за соответствием тока плазмы и установленному на станок плазменной резки соплу и электроду. В общем случае - автоматика следит, что бы ток не превышал 95% от номинала, установленного для данного вида сопла. Если ток плазменной резки превышает это значение - необходимо увеличить диаметр сопла, установленного на станке.

Факельный зазор

     Точность, качество реза, перпендикулярность кромок  зависит от установленного зазора между соплом и обрабатываемым листом металла.  (так называемый факельный зазор). Зазор влияет также на мощность плазменной дуги, плотность и ее устойчивать. Оптимальным считается зазор от 1,5 мм до 10 мм. Чем больше зазор - тем выше расфокусировка плазменной дуги, тем больше угол наклона кромки реза.  

      Автоматика ЧПУ на станках по плазменной резке металла автоматически поддерживает заданную постоянную высоту факельного зазора. Это позволяет получать качественный рез с отсутствием дефектов по кромкам деталей. Надо иметь ввиду что маленький зазор приводит к выгоранию плазмотрона, большой - к потере качества. На современных станках по плазменной резке автоматика сама контролирует параметры зазора и обеспечивает его постоянство в процессе резки металла.

Скорость плазменной резки

    Выбор оптимальной скорости плазменной резки - залог качества получаемых изделий из металла, при одновременной экономии материалов. Скорость влияяет не только на качество но и на на образование шлака на нижних поверхностях деталей, а также на необходимость дальнейшей механической обработке кромок.  

    Низкая (недостаточная) скорость плазменной резки приводит к перерасходу рабочего газа, излишнему охлаждению детали, образованию шлака.  

   Высокая (избыточная) скорость приводит к нестабильности плазменной дуги, потере точности реза, края деталей становятся волнистыми.

   В среднем можно оптимальную скорость определить следующим образом: скорость плазменной резки металла должна быть такой, чтобы угол отставания резки нижней кромки листа не превышал 5 (пяти) градусов по отношению к верхней.  

Выбор оптимальная ширина реза и угла наклона

Качество детали после плазменной резки определяют следующие параметры:

• Линейное отклонение (точность реза);

• Перпендикулярность  торцевой поверхности (плоскость реза);

• Гладкость и шероховатость реза;

• Размер зоны термического влияния.

Все эти параметры напрямую зависят от ширины реза и угла наклона кромок. Сама форма кромок зависят от уже выше рассматриваемых параметров:  
• Тока и мощность дуги;
• Скорости расхода газа для образования плазмы;
• Скорости реза.

       Линейные отклонения в основном зависят от точности перемещения кареток станка для плазменной резки металла, а также от ширины реза и точности определения ее ЧПУ станка.

       Увеличение или неточность отслеживания любого из параметров приводят к увеличению или уменьшению ширины реза, что негативно сказывается на качестве торцевой поверхности детали, приводит к образованию ступенек и/или нарушению линейных размеров детали вырезаемой на плазменной резке.

       В общем случае для оценки ширины реза можно пользоватья простой формулой: ширина реза равна диаметру сопла умноженному на 1,5.

Причины увеличения ширины реза деталей на станке плазменной резки      

     1. Зависимость от размера отверстия сопла и мощности дуги.  При увеличении размера сопла и /или можности дуги увелицивается ширина реза. При автоматической плазменной резке металла системы ЧПУ автоматически компенсируют ширину реза для получения точных заданных линейных размеров деталей.  

      2. На ширину реза влияет также износ электрода, что приводит к увеличению ширины реза. Поэтому не следует пренебрегать заменой изношенных частей станка для плазменной резки на новые . ЧПУ станка плазменной резки не всегда может скомпенсировать износ электрода, а соответственно размеры получаемых деталей будут меньше.

      3. Рез также увеличивается при увеличении тока дуги и увеличении зазора. Ширина реза также увеличивается при неравномерности подачи рабочего газа и низкой скорости реза.

Причины узкого реза плазмой 

     Узкий рез возникает из-за:

      малого факельного зазора

      низкого тока дуги

      излишнего расхода плазмообразующего газа

      большой скорости резки.

    Даже для станков плазменной резки с ЧПУ необходимо периодически вручную контролировать параметры резки металл с целью не допущения выхода их за граничные значения.