Плазменная резка — вид высокотемпературной обработки металлов, в том числе и тугоплавких. Для разрезания сплава применяется струя газа, которая под действием электрической дуги превращается в поток плазмы высокой температуры. На промышленных станках с ЧПУ температура плазмы достигается 30 тыс. градусов, а скорость ее истечения – 1,5 тыс. м/с. Такие экстремальные условия позволяют разрезать с высокой производительностью листы тугоплавких металлов и стальные листы большой толщиной.
Плазма — четвертое агрегатное состояние вещества, при котором газ ионизируется. Электрически нейтральные атомы под воздействием высокой температуры распадаются на отдельные отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ядра атомов. Розжиг газовой струи до температуры плазмы выполняется электрической дугой. Электрическая дуга является частным случаем плазмы. Ее температура равна 7-18 тыс. градусов. Конструкция резака у плазморезного оборудования такова, что струя газа проходит сквозь электрическую дугу и разогревается до состояния плазмы.
Для образования струи плазмы используют два вида газовых смесей — активные и неактивные. К первому виду относят воздух и чистый кислород, а ко вторым виду — инертные газы (азот, аргон, водяной пар или водород). Для охлаждения зоны резки используют направленную струю инертного газа. Плазма, образованная активными газами, применяется для резки черных металлов, а плазма, образованная неактивными газами, применяется для резки цветных металлов.
Разновидности станков для плазменной резки
Станки для плазменной резки бывают двух видов — ручные и портальные. Ручные устройства наиболее востребованы на небольших производствах для резки тонколистового металла. Они компактны, недороги в приобретении и в обслуживании, но относительно маломощны. Сила тока и скорость истечения газовой смеси недостаточна для образования скоростной высокотемпературной плазмы, способной быстро прожигать толстостенные или тугоплавкие листы металла.
Поэтому на средних и крупных предприятиях устанавливаются портальные станки. У них плазменная резка выполняется на стационарном портале (координатном столе). Управление таким способом резки — только электронное, при помощи блока ЧПУ. Цена портального плазменного оборудования определяется:
Предельными скоростями истечения и температуры плазмы;
Скоростью и точностью резки металла;
Инновационными технологиями, которые были применены при создании станка;
Дополнительными функциональными возможностями;
Эффективностью.
Эффективность станков с ЧПУ для плазменной резки определяется не столько скоростью прожигания металла, сколько способностью работать бесперебойно, без необходимости охлаждения. Также на эффективность влияют степень повторяемости, база предустановленных параметров резки и простота изменения технического задания.
Ручное оборудование для плазменной резки можно собрать в домашних условиях, но делать это нерационально. Для его создания потребуются дорогие комплектующие — инвертор и компрессор профессионального класса. Плюс возникнет вопрос к качеству сборки, а значит, и к безопасности эксплуатации. Наконец, использовать в домашних условиях именно плазморез нерационально. С резкой металлов в домашних условиях прекрасно справляется оборудование для аргонодуговой сварки. Для небольших же предприятий лучше приобрести готовый ручное устройство.
Принцип работы станков для плазменной резки с ЧПУ
Типовая конструкция станка для плазменной резки с ЧПУ состоит из следующих элементов:
Координатный стол, установленный на несущую раму. Часто на координатный стол устанавливаются прокатные ролики. Они упрощают загрузку и выгрузку листов стали. Для их вращения к прокатным роликам может быть подключен электропривод. Такая технология чаще всего встречается на конвейерных производственных линиях. Размеры и прочность несущей рамы определяются листами металла, которые станок режет;
Резак (плазматрон). С внешней стороны к нему подсоединены гибкие шланги, по которым подаются под давлением газовые смеси — для образования струи плазмы и для охлаждения зоны контакта плазмы с металлической поверхностью. Также с внешней стороны подсоединен электрический кабель для высокоамперного тока. С внутренней стороны, с той, что обращена к листу металла, размещены электрод и два сопла. Из одного сопла истекает струя газа, которая под действием электрического тока превращается в плазму. Второе сопло размещено чуть в стороне. Из него истекает струя инертного газа для охлаждения металла;
Две подвижные планки. Одна по оси Х, другая по оси Y. На них закреплен резак. Изменение положений планок по осям Х и Y изменяет положение плазмотрона относительно листа металла. Сами планки установлены на несущую раму при помощи роликов с малым сопротивлением качению. Планки приводятся в движение шаговыми электродвигателями. Размер шага вместе с диаметром сопла определяет точность резки;
Компрессор высокого давления. Он нагнетает в плазмотрон газы для образования плазмы и для охлаждения зоны резки;
Кабель-шланговый пакет. В него включены все шланги и кабели для подачи газовых смесей и электротока;
Блок числового программного управления. Он состоит из электронной платы и устройств ввода информации. Последние — это физические кнопки или клавиатура, сенсорный экран, разъемы, к которым подключены кабели от внешних устройств управления;
У некоторых станков с ЧПУ для плазменной резки могут быть установлены дополнительные электронные и механические устройства. Наличие их определяется технологическими особенностями конкретных производств и инновационными решениями фирм-производителей.
Ведущие мировые компании, изготовляющие станки для плазменной резки
Ведущими производителями станков с ЧПУ для плазменной резки металлов являются:
HGG Group (Нидерланды). Эта компания специализируется на изготовления оборудовании для раскроя плазмой труб, в т.ч., и большого диаметра. Также эта компания разрабатывает фирменное программное обеспечение для ЧПУ-станков, работающего с тонко- и толстолистовым металлом.
Kjellberg (Германия). Эта компания знаменита своей серией мобильных установок с ЧПУ HiFocus. Также под брендом Kjellberg выпускаются плазморежущие аппараты, широко применяемые в роботизированных конвейерных системах различного назначения (машиностроение, автомобилестроение и пр.).
Zinser (Германия). Эта компания изготовляет оборудование с ЧПУ для работы с алюминием, легированной и нержавеющей сталью. Zinser производит плазморежущие аппараты во всех ценовых сегментах — премиальный, средний и бюджетный. Одна из особенностей оборудования Zinser — это комбинация плазменной и газокислородной резки.
Польско-германская компания Eckert изготавливает плазменные станки с ЧПУ, в которых внедрена фирменная технология интеграции гидроабразивной и плазменной резки. Также эта компания выпускает серию станков Onyx с ЧПУ, которая считается одной из лучшей в своем классе. Onyx выполняют автоматическую высокоточную скоростную 2D/3D раскройку черных и цветных металлов.
OTC Daihen (США). Эта компания специализируется на выпуске сварочного оборудования, но она выпускает еще и источники питания. В частности, под этим брендом изготовляется промышленный источник питания OTC Daihen D-12000 к оборудованию для кислородно-плазменной раскройки металлов.
Thermal Dynamics (США). Эта компания выпускает плазморежущие установки с ЧПУ и универсальные контроллеры iCNC Performancee. Последние повышают точность и эффективность работы оборудования среднего и бюджетного ценового сегмента.
SPT Plasmateknik (Швеция). Это производитель мощных и высокопроизводительных аппаратов с ЧПУ для крупных европейских машиностроительных заводов. Но шведская компания хорошо известна своей аппаратурой для ручной плазменной резки.
Messer Cutting Systems (Германия). Эта компания разрабатывает и создает оборудование с ЧПУ для крупных машиностроительных предприятий. В частности, Messer Cutting Systems выпускает станки MetalMaster Xcel, Titan III, MetalMaster Evolution и др.
Плазмакрой (Россия). Компания выпускает 3 вида плазморезов с ЧПУ — Плазмакрой 2500М, Плазмакрой 3000М и Плазмакрой 6000М. Эти станки отличаются друг от друга размерами координатного стола и оснащенностью.
Все эти компании выпускают оборудование для разрезания плазмой стальных листов. Оно характеризуется большой точностью, производительностью и длительностью беспрерывной работы. Достаточно высокая цена этого оборудования компенсируется широкими функциональными возможностями и огромным ресурсом надежности.
На что следует обращать внимание при выборе станков с ЧПУ для плазменной резки?
На какие моменты необходимо обращать внимание при выборе оборудования для ручной и портальной плазменной резки?
Характеристики плазменной струи — температура, скорость истекания, глубина реза. Ручные устройства работают с низкотемпературной плазмой, температура которой не превышает 5 тыс. градусов. Из-за низкой температуры состояние плазмы не устойчиво. Отрицательные электроды и положительные ядра атомов быстро, всего за несколько микросекунд, соединяются в электрически нейтральные атомы, которые уже не способны разрушить кристаллическую решетку металлов, а только ее расплавить. В результате качество резки существенно ухудшается — края реза оплавляются, на их поверхности появляются окалины и иные деформации.
Качество термической изоляции между соплом и электродом. Этот параметр определяет время непрерывной резки. Чем лучше эта изоляция, тем дольше способно работать оборудование без перерыва на остывание сопла.
Длина рабочего рукава и надежность его крепления. Длина рукава определяет зону работы вокруг плазморезного ручного станка. Надежность крепления шлангов и кабелей определяет безопасность работы с плазморезом на продолжительном периоде времени.
Лучшие станки для плазменной резки
Предлагаем вашему внимание краткий обзор лучших ручных и портальных машин для раскройки стальных листов плазмой.
Ручные устройства для плазменной резки
Если вам необходим качественный, долговечный и функциональный ручной плазморез, значит, вам надо обратить внимание на продукцию шведской компании SPT Plasmateknik:
Uppercut — компактная установка (весом 17 кг), предназначенная для работы в сложных производственных условиях. Модель комплектуется плазменным резаком РТА120 с 6-метровым рукавом. Мощность ручного плазмореза позволяет качественно резать листы металла до 35 мм. Максимальная толщина листов металла, которые способен разрезать Uppercut, — 45 мм. Диапазон рабочего тока — 20-120 ампер;
Ручной плазморез Speedfire весом 16 кг создан для работы в сложных промышленных условиях. Комплектуется плазмотроном РТА120 с 6-метровым рукавом. Качественная резка металла — до 35 мм, максимальная толщина реза — 35 мм. Диапазон рабочего тока — 20-100 А. Охлаждение — воздушное;
Splitfire — установка для воздушно-плазменной резки в сложных промышленных условиях. Вес — 15 кг. Качественная резка стальных листов до 20 мм, максимальная толщина реза металла — 28 мм. Комплектуется плазмотроном РТА120 с 6-метровым рукавом. Диапазон рабочего тока — 20-70 А;
Unifire 30 — компактная модель весом 7,5 кг. Она оптимальна для работы на небольших предприятий, в коммунальных хозяйствах и в автосервисах. Качественная резка металлов до 8 мм, максимальная толщина реза — 10 мм. Запитывается в отличие от вышеописанных моделей не от трехфазного тока 380 В, а от однофазного 220 В. Диапазон рабочего тока — 10-30 А.
Надежные и эффективные мобильные аппараты выпускает германская компания Kjellnerg. Например, HiFocus 161I Neo. Технические и эксплуатационные характеристики этой модели следующие. Размер (ДхШхВ) — 985х570х1140 мм. Вес — 206 кг. Диапазон рабочего тока — 10-160 А. Толщина листа металла для точной резки — до 30 мм. Максимальная толщина листа металла для резки — 50 мм. Плазменная горелка PerCut 201/211.
С помощью этой модели можно резать не только листовую сталь, но и трубы. Фирменная технология Contour Cut повышает точность обработки мелких наружных и внутренних контуров в конструкционной стали и в цветных металлах.
Недорогие портальные плазморезные станки
В бюджетном классе мы хотим обратить ваше внимание на оборудование российской компании Плазмакрой. Она изготавливает 3 станка с ЧПУ в разных размерных характеристиками координатного стола — 1250х2500 мм (Плазмакрой 2500М), 1500х3000 мм (Плазмакрой 3000М), 2000х6000 мм (Плазмакрой 6000М).
Эти портальные станки оснащаются в базовой комплектации блоком ЧПУ (программа русифицирована), автоматическим контроллером высоты, силовым блоком, шаговыми биполярными электромоторами, линейными направляющими, регулируемыми виброопорами, приводом из шестерни и зубчатой рейкой. На станки Плазмакрой 3000М и 6000М дополнительно устанавливаются автоматическая газовая система, дистанционный пульт, вращатели до 219 мм.
Эти станки запитываются от однофазной электросети 220 В, потребляемая мощность — 1 кВт. Вес самого крупного станка — 600 кг. Российское предприятие предлагает услуги пусконаладочных работ и по обучению персонала.
Промышленные станки с ЧПУ для плазменной резки премиального класса
Эти портальные электромеханические системы с ЧПУ устанавливаются на крупных промышленных предприятиях. Они эксплуатируются как отдельные устройства, и как встроенная часть конвейерной линии.
Портальный станок Messer Titan III (Германия). Ширина реза — от 1,82 м до 4,876 м. Длина реза — до 45,72 м. Точность реза и повторяемость — 0,254 мм. Максимальная толщина листа металла для точного реза — до 20,32 м. Скорость позиционирования — 72 см/с. Блок ЧПУ оснащается фирменной программной оболочкой Global ControlPlus, работающий на системе Windows. На станок с ЧПУ устанавливается минимум 2 и максимум 8 плазменных горелок. Координатный стол устанавливается на фирменный подъемник большой точности и высокой скорости изменения положений.
Портальный станок Eckert Onyx с фирменным плазмотроном Vortex 3D FL точно разрезает листы стали и трубы большого диаметра. Угол поворота плазматрона — ±540 градусов, угол наклона — ±47 градусов. Для резки мало- и низкоуглеродистой стали плазморез оснащается кислородной горелкой. Она оснащена автоматическим розжигом и датчиком высоты. Станок с ЧПУ оснащен модульным координатным столом. Он эффективно поглощает газовую смесь охлаждения из зоны горения и газообразные окислы. Конструкция модульного стола — самоподдерживающееся основание со сменными решетками. Программное обеспечение — i-Vision с интуитивно понятным интерфейсом. Орган ввода информации — сенсорный экран на поворотном шарнире.
Высокопроизводительные портальные станки с ЧПУ характеризуются большой скоростью выполнения технологических операций, высокой точностью повторяемости и большой продолжительностью беспрерывной работы.
