Jak funguje řezání plazmou | Technologie řezání na stroji, invertor – výhody a nevýhody

Plazmové řezání je oproti plynovým metodám zpracování kovových a nekovových výrobků považováno z technologického hlediska za pokročilejší. Umožňuje dosáhnout vysoce kvalitních, extrémně hladkých řezů, proto se používá tam, kde je přesnost obzvláště důležitá.

Vlastnosti aplikace technologie

Rozsah použití plazmového řezání je velmi široký: od různých oblastí průmyslu (strojírenství a stavba lodí) až po sektor veřejných služeb, reklamní průmysl a další průmyslová odvětví, kde se vyrábějí nebo používají kovové konstrukce. Dobrá plazmová řezačka může být užitečná nejen v průmyslových dílnách, ale také v malé soukromé dílně, protože umožňuje kvalitativně a rychle řezat jakékoli vodivé materiály a dokonce i některé z těch, které nevedou elektrický proud (dřevo, kámen a plast). Technologie plazmového řezání kovů umožňuje rychle, snadno a pohodlně vyrábět díly a také umožňuje nejen řezání trubkových a plechových výrobků, ale také tvarové řezání. Řezným nástrojem plazmové řezačky je vysokoteplotní plazmový oblouk, který vzniká interakcí zdroje proudu, řezačky a plazmotvorných plynů. Pro získání hladkého a krásného řezu je nutné alespoň povrchně prostudovat princip fungování plazmového řezacího stroje. To pomůže získat základní znalosti o technologii a možnostech řízení procesů. Ve světové praxi je řezání plazmovým obloukem obvykle označováno zkratkou „RAS“. Plazma není nic jiného než ionizovaný plyn o vysoké teplotě, který vede elektrický proud. Plazmový oblouk je tvořen zařízením nazývaným plazmový hořák. Stlačí elektrický oblouk a přidá speciální plyn tvořící plazmu.

Dnes existují dvě různé technologie:

• řezání plazmovým obloukem;
• řezání plazmovým paprskem.

První se používá pro zpracování kovových výrobků a druhý – nekovové výrobky. Při řezání plazmovým obloukem hoří oblouk mezi zpracovávaným materiálem a nestavitelnou svařovací elektrodou. Tato technologie zahrnuje kombinaci vysokorychlostního plazmového paprsku s obloukovým sloupcem. Řezání je zajištěno vysokou energií plazmatu, blízkými elektrodovými skvrnami a hořákem vycházejícím z kolony. Tato metoda je považována za účinnější, a proto se používá ve většině moderních podniků.

Obrábění plazmovým paprskem se častěji používá pro řezání nekovů. Tento způsob nevyžaduje připojení obrobku k elektrickému obvodu, protože oblouk hoří mezi svařovací tyčí a tvarovací špičkou plazmového hořáku. Zpracování zajišťuje energie plazmové kolony, která je prováděna ze zařízení.

Princip činnosti plazmového řezacího stroje

Hlavní částí plazmového hořáku je malá válcová komora, která má na jedné straně na výstupu kanál pro vytvoření stlačeného oblouku a na druhé svařovací drát. Bez ohledu na tloušťku řezaného kovu vyžaduje provozní princip plazmového řezacího stroje zapálení předběžného oblouku mezi špičkou plazmového hořáku a elektrodou. Uniká z trysky a při kontaktu s hořákem vytváří pracovní proud. Nezbytnost této fáze je způsobena obtížností buzení oblouku mezi elektrodou a řezaným materiálem.

Po vytvoření pracovního proudu formovací kanál zcela vyplní sloupec plazmového oblouku. Plyn tvořící plazmu se přivádí do komory plazmového hořáku, zahřívá se, ionizuje a zvětšuje svůj objem. Poté unikne z trysky rychlostí asi 3 km/s a teplota oblouku stoupne na +30 000°C.

Vliv plazmových plynů na řezné schopnosti

Prostředí tvořící plazmu je klíčovým parametrem, který určuje technologický potenciál procesu řezání. Jeho složení umožňuje:

• upravit parametry tepelného toku změnou poměru průřezu trysky a proudové hustoty;
• měnit objem tepelné energie v poměrně širokém rozsahu;
• regulovat povrchové napětí, chemické složení a viskozitu zpracovávaného materiálu;
• kontrolovat hloubku vrstvy nasycené plynem, jakož i povahu fyzikálních a chemických procesů v oblasti úpravy;
• zabraňte plavání spodních okrajů plechů;
• vytvořit optimální podmínky pro odstranění roztaveného kovu z řezné dutiny.

Navíc složení plazmotvorného prostředí do značné míry určuje technické parametry zařízení pro plazmové řezání. Ovlivňuje:

• návrh chladicího mechanismu trysek plazmového hořáku;
• materiál, ze kterého je katoda vyrobena, možnosti jejího upevnění a intenzita přívodu chladiva k ní;
• řídicí obvod zařízení (jeho cyklogram je určen složením a průtokem plazmotvorného plynu);
• výkon zdroje, jeho statické (externí) a dynamické charakteristiky.

Pro práci s plazmovým hořákem nestačí znát princip činnosti invertoru pro plazmové řezání. Je nutné umět správně vybrat kombinaci plynů pro vytvoření plazmotvorného prostředí s přihlédnutím k ceně materiálů a ceně samotné operace řezání.

Nejčastěji se ruční a poloautomatické zpracování korozivzdorných slitin, hliníku a mědi provádí ve směsi dusíku. Pro řezání nízkolegované uhlíkové oceli je vhodnější prostředí na bázi kyslíku. Nikdy by se však neměl používat ke zpracování hliníkových a měděných výrobků.

Klady a zápory plazmového řezání

Výhody plazmového řezání jsou dány samotným principem této technologie. Má nesporné výhody oproti plynovým metodám zpracování kovů a nekovových výrobků a jeho hlavní výhody jsou:

• Všestrannost. Technologie umožňuje řezání téměř všech v současnosti známých materiálů, včetně litiny, mědi, hliníku a ocelových plechů válcovaných za studena.
• Vysokorychlostní zpracování kovů malé a střední tloušťky.
• Vynikající kvalita a přesnost řezání, což umožňuje obejít se bez dodatečného mechanického zpracování výrobků.
• Minimální úroveň znečištění ovzduší.
• Výrazné zkrácení doby hoření díky absenci nutnosti předehřívání zpracovávaného materiálu.
• Vysoká úroveň bezpečnosti práce, protože řezání se provádí bez použití plynových lahví, které jsou potenciálně výbušné.

Navzdory mnoha výhodám této technologie jsou v některých případech považovány za vhodnější metody zpracování plynu. Mezi nevýhody plazmového řezání patří:

• vysoká cena (kvůli vysokým nákladům na plazmový hořák a složitosti jeho konstrukce);
• malá tloušťka řezu (ne více než 10 cm);
• hladina hluku procesu (hluk vzniká při úniku plynu transsonickou rychlostí);
• nutnost komplexní údržby plazmového hořáku;
• emise škodlivých látek, zejména pokud se používá plazmové řezací médium na bázi dusíku;
• není možné připojit dvě řezačky k jednomu plazmovému hořáku.

Další nevýhodou tohoto typu zpracování je malý úhel dovolené odchylky od kolmosti řezu (10-50 stupňů v závislosti na tloušťce výrobku). Při zvýšení doporučené hodnoty se řezná plocha výrazně rozšíří a je potřeba časté výměny použitého materiálu.

Stojí za zmínku, že nevýhody plazmového řezání jsou více než vyváženy jeho výhodami. Proto je dnes nejoblíbenějším způsobem zpracování kovových i nekovových výrobků.

Služby plazmového řezání můžete vždy využít v obchodním domě RM. Specializujeme se na dodávky válcovaných kovových výrobků a poskytujeme širokou škálu souvisejících služeb. Podrobnější informace o možnostech a vlastnostech řezání plazmou získáte od našich konzultantů.

V průmyslu, kde je nutné přesné tvarové řezání kovu, se používají plazmové stroje s číslicovým řízením. Tyto stroje pracují automaticky, přesně podle programu určeného operátorem, to znamená, že automaticky řežou kov. Stačí zadat požadovaný program a spustit proces.

Stroje se používají pro řezání uhlíkových a legovaných ocelí, litiny, mědi, hliníku, nerezové oceli – pro všechny kovy a slitiny. Tloušťka do 60 mm nebo více. Přesné, vysoce výkonné, funkční, spolehlivé a bezpečné. Moderní tvarové řezání kovů si dnes bez CNC plazmových strojů nelze představit.

Hlavní součásti plazmového řezacího stroje

• Psací stůl;
• Vodítka a pohony;
• Ovládací panel;
• Plazmová řezačka.

Ke stroji musí být připojen zdroj energie a zdroj plynu.

Pracovní stůl – obrobek je na něm upevněn. Můžete si zakoupit plazmový řezací stroj s pracovním polem 2000×1500, 3000×1500, 6000×1500 mm a větších rozměrů, délky 8000 mm a šířky 2500 mm.

Vodítka a mechaniky jsou součástí systému přehrávání. Zodpovídá za pohyb frézy při provádění pracovních operací.

Ovládací panel – pro zadání programu, sledování pracovní fáze, změnu programu.

Plazmová řezačka je hlavním pracovním orgánem, součástí reprodukčního systému. Vytváří proud plazmy, který řeže kov.

Plazmové řezání není možné bez zdroje energie – zařízení, které dodává proud vhodný pro buzení a udržování elektrického oblouku. Dnešní zdroje jsou invertorové, vysoce výkonné, přesto kompaktní, s pohodlným nastavením proudu.

Zdrojem plynu je válec s aktivním nebo neaktivním plynem. Například při řezání železných kovů se kyslík osvědčil při řezání legované, nerezové oceli a konstrukčních kovů, vodík nebo dusík se dobře osvědčil. Navíc je možné použít stlačený vzduch.

Plyn je ke stroji připojen přes řídicí jednotku přívodu – plynovou konzolu.

Princip činnosti

Provoz stroje je založen na ionizaci plynu, který pod vysokým tlakem uniká z trysky hořáku a procházejícím elektrickým obloukem se mění v řezný proud plazmy.

Nejprve však obsluha zajistí obrobek na pracovním poli.

Upravuje přívod plynu.

Zadá požadovaný program řezání.

Pilotní oblouk vzniká v řezačce (plazmatronu) mezi tryskou a elektrodou. Když se fréza přiblíží k obrobku, objeví se mezi obrobkem a elektrodou pracovní oblouk. V tomto případě plyn pod tlakem uniká z trysky a díky elektrickému oblouku se zahřeje na velmi vysokou teplotu. Ionizuje a přeměňuje se v plazmu, která produkuje řezání.

Pomocí pohonů se plazmatron pohybuje přesně po zadaných souřadnicích.

Kromě plechu lze stroj použít pro řezání trubek. Obvykle se však CNC stroje používají speciálně pro tvarové, umělecké řezání, kdy je velmi obtížné ručně provést operaci co nejpřesněji.

Technické údaje. Cena

Při výběru plazmového stroje se bere v úvahu řada parametrů.

Mezi ty hlavní poznamenáváme:

• Rozměry stolu;
• Maximální tloušťka řezaného kovu;
• Rychlost pohybu podél souřadnic;
• přesnost polohování;
• výška a zdvih osy Y;
• Maximální zatížení pracovního stolu.

Všechny tyto technické údaje se promítají do ceny stroje. Máme například cenu CNC plazmového stroje s pracovním polem 3000×1500 mm, tloušťkou řezání kovového plynu do 100 mm, s rychlostí pohybu souřadnic 20 000 mm/min, přesnost polohování tř.1, s výškou a zdvih osy 200 mm, maximální zatížení pracovní plochy 740 kg / m2 – 530 000 rublů.

K tomuto stroji je doporučeno připojit napájecí zdroj Cebora – Plasma Sound PC 70/T CNC, PC 110/T CNC nebo PC 130/T CNC.