Плазменная резка в обработке металлических листов
1. Ограничения традиционных методов резки
Традиционные процессы резки металлических листов имеют определённые ограничения, главным образом из-за сложности операций и значительных рисков для безопасности. Эти проблемы создают ограничения в промышленном производстве. Однако благодаря совершенствованию существующих методов не только повысилась эффективность резки, но и сам процесс стал более гибким.
2. Преимущества плазменной резки
В традиционных сферах механической обработки и ремонта резка стали обычно выполнялась с использованием отрезных дисков для проводов и газокислородной резки для листового металла. Однако газокислородная резка неудобна, неэффективна и представляет значительные риски для безопасности, что ограничивает ее применение в промышленном производстве.
Сегодня плазменная резка широко используется в промышленном производстве и в сфере ремонта для обработки большинства стальных листовых материалов. Плазменная резка использует плазменную дугу с экстремально высокой температурой для локального плавления материала. Рабочий газ, нагреваясь плазменной дугой в сопле плазмотрона, быстро расширяется и выбрасывается с высокой скоростью, выдувая расплавленный металл и формируя узкий рез в материале.
С точки зрения совместимости с материалами, толщины резки и качества обработки, плазменная дуговая резка на данный момент является одним из лучших доступных методов резки. Ее можно охарактеризовать тремя ключевыми преимуществами: высокая скорость, высокая эффективность и высокое качество.
3. Характеристики плазменной резки
В процессе резки операторы должны хорошо разбираться в эксплуатации плазменного оборудования. Выбор подходящего рабочего газа имеет решающее значение, поскольку различные газы обладают разными свойствами при резке. Обычные смеси газов включают азот и водород, обычно состоящие из 75%-90% азота и 10%-25% водорода. Для резки материалов толщиной более 127 мм, таких как нержавеющая сталь и определенные сплавы нержавеющей стали, также может использоваться чистый аргон.
Для обеспечения регулируемой плазменной дуговой резки важно правильно выбирать силу тока и напряжение дуги. Увеличение тока и напряжения дуги повышает мощность дуги, но чрезмерный ток может ускорить износ вольфрамовых пластин и сопел, что негативно сказывается на производительности резки. Поэтому увеличение напряжения дуги является предпочтительным методом повышения мощности. Кроме того, увеличение расхода газовой смеси дополнительно сжимает дугу, концентрируя энергию и повышая температуру дуги. Это увеличивает скорость струи дуги и мощность резки, что ускоряет процесс резки.
Другими ключевыми факторами, влияющими на качество резки, являются длина и диаметр сопла, расстояние между соплом и заготовкой, а также выравнивание вольфрамового электрода. В некоторых случаях чрезмерные заусенцы могут возникать из-за плохого потока расплавленного металла, недостаточного потока газа или чрезмерного нагрева внизу реза. При резке толстых листов более широкая прорезь также может привести к увеличенному сопротивлению, что вызывает образование дополнительных заусенцев. Чтобы избежать этих проблем, важно поддерживать точное выравнивание вольфрамового электрода и сопла, обеспечить достаточную мощность и оптимизировать поток газа и скорость резки.
Для малых и средних предприятий по обработке и ремонту низкотоковая плазменная резка является значительным достижением. Она отличается низким расходом газа, снижением затрат на обслуживание и оборудование, минимальным дымом и шумом, простой конструкцией и легкостью в эксплуатации.
Типичные применения плазменной резки с низким током включают:
Резка и сборка трубопроводов из нержавеющей стали и алюминия, цилиндрических конструкций и угловых соединений труб.
Резка при изготовлении низкодавлениeвых котлов и трубопроводов.
Ремонт и резка компонентов на месте в пищевой и химической промышленности с высокой точностью и минимальными деформациями.
Точная резка отливок на литьевых производствах, требующая минимальной шлифовки или отделки.
Высококачественная, точная резка труб из низкоуглеродистой стали, низколегированной стали, нержавеющей стали и алюминия по длине и угловым краям, превосходящая традиционные методы резки.
Для низкотоковой плазменной резки обычно используется двухгазовая плазменная горелка, где сопло не требует охлаждающих отверстий, а вольфрамовый электрод может оставаться плоским без необходимости шлифовки. Процесс резки часто использует CO₂ в качестве защитного газа и азот в качестве плазменного газа. Одним из ключевых преимуществ плазменной резки на основе азота является её адаптивность к различным формам заготовок, что делает её подходящей как для простых, так и для сложных компонентов. Скорость резки при низкотоковой плазменной резке сопоставима с обычной плазменной резкой, при этом её точность может соответствовать высокотоковой плазменной резке. Использование смеси газа аргон-водород еще более улучшает рез, создавая узкие, чистые края.
В целом, плазменная резка широко применяется в современной промышленности, и ожидается, что её использование значительно возрастет в будущем.
4. Типы и области применения плазменных резательных установок
4.1 Типы оборудования для плазменной резки
Среди различных технологий плазменной резки, наиболее широко используемой сегодня является CNC-плазменная резка. Оборудование для CNC-плазменной резки состоит из трех основных компонентов:
Часть станка: включает редуктор, направляющие рельсы и серводвигатели.
Система управления CNC: включает компьютер, газовую систему и вспомогательное электромеханическое оборудование.
Программное обеспечение: отвечает за операционные функции для терминалов плазменной резки.
Современные машины плазменной резки используют технологию зажигания дуги без высокочастотных осцилляторов, при которой поток газа под высоким давлением между рабочим электродом и соплом генерирует пилотную дугу, которая зажигает плазму. Этот метод устраняет необходимость в высокочастотных осцилляторах, которые могут создавать сильные электромагнитные поля (130-210 кГц), что приводит к помехам в работе соседнего высоковольтного оборудования. Для компенсации этого в систему встроены специализированные механизмы управления, обеспечивающие точное зажигание дуги.
4.2 Применение плазменной резки в производстве стальных конструкций
При CNC плазменной резке стальные конструкции чертятся и программируются, а затем передаются в виде файлов DXF на сервер терминала, что обеспечивает беспрепятственный обмен данными. Резательный головка следует за запрограммированной траекторией, поддерживая температуру реза в пределах 4500-5000°C. При этой температуре интенсивные атомные столкновения в структуре стали вызывают разделение электронов, создавая высокоэнергетическое ионизированное состояние, которое способствует эффективной резке стали.
CNC плазменная резка обеспечивает плавные переходы между прямыми углами, в отличие от традиционной плазменной резки, которая часто испытывает трудности с получением плавных кривых, что приводит к большим незарезанным участкам. Резательное программное обеспечение в CNC плазменных машинах обеспечивает точные угловые регулировки, оптимизируя процесс резки.
- Заключение
Анализ плазменной резки в промышленном применении показывает, что эта технология значительно улучшает традиционные методы резки. Плазменная резка не только оптимизирует процесс резки, но также упрощает операции и повышает производственную эффективность. Эта инновационная технология резки продолжит приносить экономические выгоды для различных отраслей, способствуя повышению национальной производительности в будущем.
