Урок 6.3РезатьГлава 6 · Резка и нетрадиционная механическая обработка

Плазменная резка

Струя перегретого газа проплавляет электропроводящую плиту

Плазменная резка прорезает металлическую плиту электрической дугой, сжатой в тонкую струю перегретого газа. Это рабочая лошадка для стальной плиты толщиной примерно от 3 до 50 мм: рамы прицепов, основания станков, кронштейны и ремонтные работы. Ручной аппарат помещается в багажнике автомобиля; плазменный стол с ЧПУ режет детали из целого листа плиты.

Фото: Devaes, CC BY-SA 3.0, через Wikimedia Commons

Плазменная горелка в разрезе над плитой, разрез сбоку вдоль резаНа рисунке — разрез сбоку вдоль реза, горелка показана в разрезе; горелка движется влево. Номера в кружках соответствуют шагам ниже.

Как это работает

Замкнуть цепь. Зажим соединяет плиту с положительной стороной источника питания постоянного тока (как у батарейки). Электрод внутри горелки — отрицательная сторона.
Начните с дежурной дуги. Сжатый воздух или другой газ закручивается в горелке. Небольшая дежурная дуга (пусковая искра) между электродом и соплом превращает часть его в плазму — электропроводящий газ.
Сожмите дугу. Узкое отверстие сопла сжимает дугу и газ в тонкую очень быструю струю с температурой около 20 000 °C в ядре.
Достаньте до плиты. Когда струя касается плиты, дуга перескакивает на металл, и через него течёт полный ток резки, часто от десятков до сотен ампер. Металл проплавляется на всю толщину.
Выдуйте его. Струя выдувает расплавленный металл из нижней части реза в виде искр, обычно в водяной стол, который также улавливает дым. Часть металла прилипает к нижней кромке в виде грата (застывших капель).
Следуйте траектории. Портал с ЧПУ ведёт горелку по контуру и сохраняет постоянную высоту; ручную горелку направляет человек.

Ключевые факты

Материалы: Любой металл, проводящий электричество: конструкционная и нержавеющая сталь, алюминий, медь, латунь
Типичные детали: Кронштейны, опорные плиты, фланцы, косынки, детали рам, резка лома и демонтажные работы
Размер детали: Плита обычно толщиной от 1 до около 50 мм; столы с ЧПУ часто 1,5 × 3 м и намного больше
Точность: Обычно около ±0,5 мм; горелки с тонкой дугой (высокой чёткости) дают лучше
Качество поверхности: Грубее, чем лазер, с небольшим скосом, гратом на нижней кромке и более широкой зоной термического влияния (полосой, изменённой нагревом)
Подходящая партия: От единичного ремонта до серий плитных деталей на столах с ЧПУ
Стоимость оснастки и оборудования: Без оснастки, но электрод и сопло изнашиваются; ручные аппараты — от нескольких сотен долларов, столы с ЧПУ — от десятков тысяч
Скорость: Несколько метров в минуту на стали 6–12 мм, быстрее лазера на толстой плите

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Быстро и дёшево на стальной плите средней и большой толщины
Недорогие машины, включая переносные ручные аппараты
Режет нержавеющую сталь и алюминий, чего не может кислородно-топливное пламя
Головки со скосом режут кромки под углом, готовые к сварке

Ограничения

Только электропроводящие металлы
Более широкий рез (1,5–4 мм) и меньшая точность, чем у лазера или гидроабразива
Слегка скошенные кромки и грат, который нужно сбивать или зачищать
Яркая дуга, дым и шум требуют экранов и вытяжки

Где применяется

МеталлоконструкцииОпорные плиты, косынки, кронштейны для зданий и мостов
Тяжёлая техника и сельское хозяйствоПлиты шасси, ковши, рамы тракторов и прицепов
СудостроениеЛисты обшивки корпуса и рёбра жёсткости, часто головками со скосом
ОВК и воздуховодыФитинги воздуховодов, вырезанные из тонкого оцинкованного листа
Ремонт, лом и демонтажРучная резка на месте, разборка стальных конструкций

Как узнать процесс

Режущая кромка слегка не под прямым углом, часто более прямая с одной стороны реза, чем с другой.
Капли грата — застывшего металла — вдоль нижней кромки или следы шлифовки там, где их удалили.
Изогнутые линии запаздывания на поверхности реза, отстающие к низу, и синяя или соломенная полоса рядом с резом.
Слегка конические отверстия или небольшая ямка там, где начинался рез (точка прокола).

Сравните с

Лазерная резка6.2более чёткие, более точные кромки и более узкий рез, но медленнее и дороже на толстой плите.Гидроабразивная резка6.4без нагрева и режет любой материал, но намного медленнее и дороже на метр реза.Дуговая сварка7.1тот же вид мощности и дуги, но используется для соединения металла, а не для резки.

Смотрите

Messer Cutting · Дуга, газ и горелка простыми словами

Hypertherm EMEIA · Когда плазма лучше газового пламени, а когда нет

Westermans International · Рез с ЧПУ высокой чёткости и качество его кромки крупным планом

Bueno's Handyworks · Ручная горелка режет в небольшой мастерской

Смотреть реальные фото

Википедия: Plasma cutting — принцип, ручные горелки и горелки с ЧПУ, резка со скосом и труб, история
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Дуга, сжатая небольшим соплом, превращает газ в плазменную струю, которая плавит и выдувает металл.
Плита — часть электрической цепи, поэтому плазма режет только проводящие металлы.
Лучшее соотношение цены и качества на стальной плите толщиной от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров; грубее, чем лазер.