Сопла и электроды для плазменной резки - flagman-ug.ru

Сопла и электроды для плазменной резки

Выбор расходных материалов для плазменной резки

[Расходные материалы для плазменной резки] требуют своевременной замены, что позволяет гарантировать высокое качество изготавливаемых изделий и надежную работу станка.

А вот использование в ходе рабочего процесса изношенных расходников: сопел, электродов, вихревых колец и других элементов, непременно приведет к браку.

Как определить время замены расходных материалов?

Узнать, что пришло время менять расходные материалы, опытному оператору не составит труда, ведь плазморез сам выдает наличие изношенных элементов:

  • качество реза ухудшилось – значит, необходимо проверить на износ электрод и сопло;
  • когда пламя электрической дуги становится зеленоватым – начинает выгорать вставка на торце электрода;
  • когда процесс пробивки требует снизить высоту плазмотрона – результатом становится деформация внешних и внутренних стенок сопла, так как в процессе функционирования его обрызгивает горячий металл.

Определить, требуется ли в настоящий момент замена электрода, также позволит визуальная оценка расходного материала.

С этой целью необходимо осмотреть серебристую вставку, находящуюся на торце электрода. Она может быть выполнена из вольфрамового, циркониевого или гафниевого сплава.

При этом электрод можно считать рабочим, если выработка вставки не превышает глубину в 2 мм, при условии эксплуатации кислородно- или воздушно-плазменной резки.

Для плазменной резки с использованием аргоновой или азотной среды допустимая глубина выработки составляет 2,2 мм.

Такие расходники плазменной резки, как вихревые кольца, требуют замены реже, чем другие расходные материалы.

Как правило, срок службы завихрителей истекает после износа 50 электродов.

Продлить время их эксплуатации позволяет правильная смазка уплотнительных колец.

При недостаточном ее количестве вихревые элементы могут деформироваться.

Но если применить смазку в слишком большом количестве, может произойти блокировка вихревых каналов, в результате возникнут проблемы с охлаждением электрода, понизится качество резки.

Правильная технология смазывания завихрителей предусматривает нанесение смазки на пучки пальцев в малом количестве, после чего их складывают вместе, трут друг о друга, затем только смазку наносят на поверхность уплотнительного элемента.

Чтобы своевременно производить замену расходных материалов для плазменной резки, рекомендуется вести специальный журнал.

Его применение позволит фиксировать среднее время работы расходников.

Исходя из чего, впоследствии, можно будет провести плановую замену материалов, тем самым предотвратить ухудшение качества резки и, что самое важное, поломку плазмореза.

Как правильно выбрать расходные материалы?

Выбирая расходники для плазменной резки, необходимо учитывать технические возможности материалов, что позволит их полноценно эксплуатировать длительное время.

К примеру, при выборе сопла и электрода рекомендуется руководствоваться характеристиками металла, используемого для резки.

К примеру, от типа металла и его толщины зависит число пробивок, которое могут выдержать сопло и электрод. Также учитывается применяемая величина тока.

При выборе на тип необходимых расходных металлов для плазменной резки также оказывает влияние вид металлических изделий, особенно это касается цветных металлов и их сплавов.

Обработке подвергают углеродистую и нержавеющую сталь, но для последнего типа изделия при резе под углом применяется конкретная категория расходных материалов.

Какие именно нужно использовать расходники при разных рабочих режимах, как правило, описывается в справочной книге оператора, специально созданной под оборудование плазменной резки.

Точно следуя инструкции производителя плазморезов, можно продлить срок эксплуатации установки.

Иначе использование расходников, несоответствующих выбранному режиму, приведет к понижению качества среза и поломке расходных материалов.

При этом рекомендуется проводить плазменную обработку материалов, обеспечив рабочий процесс с такой силой тока дуги, на величину которой изначально были запланированы расходные элементы.

Значит, если сопло плазмореза оборудовано на 40А, нельзя проводить резку плазмой с применением 100А.

Обычно чтобы достичь идеального качества реза, выставляют величину тока на 95% с учетом номинального значения, на котором может эксплуатироваться сопло.

При режиме резки с пониженной силой тока дуги, рез получается неудовлетворительный – с обратной стороны вырезанной детали можно наблюдать излишки метала.

При большой силе тока значительно снижается период эксплуатации сопла.

Правила сборки элементов установки плазменной резки

При замене расходных элементов оборудование плазменной резки нужно собирать так, чтобы все детали с нужным усилием контактировали между собой.

Такой подход позволит обеспечить высокий уровень электроконтакта, необходимый оборот охлаждающего вещества и воздуха.

Разборку и сборку аппарата плазменной резки нужно проводить на чистом месте, необходимо полностью исключить попадание пыли в плазмотрон.

Смазывая поверхность уплотнительных элементов силиконовым составом, нельзя применять его слишком много, так как это может обратиться закупоркой вихревых каналов.

А также вызвать загрязнение резака технической пылью, которая является токопроводящей, что в конечном итоге может стать причиной пробоев электродуги в камере, образующей плазму.

Также не рекомендуется смешивать отдельные типы смазок, что станет причиной воспламенения плазменного оборудования.

Особенности регулярного обслуживания плазмореза

Без регулярного обслуживания аппарат плазменной резки может функционировать не один год, но это неправильно.

Охлаждающие и газовые каналы имеют свойство постепенно забиваться металлической пылью, в то время как они должны постоянно содержаться в чистоте.

Эта проблема касается и посадочных мест расходников, которые нужно регулярно проверять на наличие загрязнений и деформаций.

Снятие пыли и грязи с элементов установки плазменной резки нужно проводить с использованием натуральной мягкой ткани и специального вещества для зачистки электроконтактов.

Также нужно выполнять ежедневно проверку давления и расхода охлаждающего состава и газа, образующего плазму.

Если не проконтролировать затраты охлаждающего вещества, а они могут оказаться заниженными, основные элементы плазмореза не будут должным образом охлаждаться, что приведет к снижению их срока службы.

Причина недостаточного поступления охлаждающего состава, может крыться в изношенном насосе или закупоренных фильтрах.

Очень важно осуществлять контроль стабильности давления, которое отвечает за стабильность режущей дуги и качество среза.

При излишнем давлении газа, образующего плазму, плохо зажигается плазменная дуга, такая проблема возникает, даже если все другие требования по техническим настройкам были выполнены правильно.

По причине завышенного давления чаще всего приходится менять электроды.

Газ, за счет которого в аппарате образуется плазма, должен быть без каких-либо примесей, так как именно от него зависит срок эксплуатации расходных материалов.

Не менее важно вести контроль над рабочим расстоянием, которое находится между краем сопла и обрабатываемым изделием, так как от этого также зависит срок годности расходных элементов и качество реза.

Не экономьте на расходниках для плазменной резки

Чтобы не было неожиданных сюрпризов и простоев в работе, нужно вовремя обслуживать и менять расходники для плазменной резки. На что обращать внимание?

Один из эффективных способов обработки металла — это применение плазменно-дуговой резки. Самые трудные условия работы выпадают на плазмотрон — плазменный резак. Рабочая среда — это высокотемпературный газ и электродуга. При продолжительном контакте, часть элементов резака не выдерживает и выходит из строя. Для восстановления работоспособности необходимы расходные материалы для плазменной резки.

Признаки выхода из строя

Описание характерных признаков износа режущей части инструмента:

  1. Нарушение качества реза. Кромка обработанного металла имеет рваный вид. Края изобилуют многочисленными оплавлениями, потёками. Имеются большие частицы грата, — порции расплавленного и застывшего металла, выдавленного в процессе сварки.
  2. Электродуга начинает отсвечивать зеленоватым оттенком. В составе появились хлористые соединения. Результат, — охрупчивание обрабатываемого материала в зоне реза.
  3. Процесс горения дуги стал неравномерным. Свидетельствует об износе электрода с одной из сторон.
  4. Нарушена точность реза. Сигнал об изменении направления столба плазмы. Причина — забрызгивание сопла продуктами плавления или горения.
  5. Изменение расстояния от сопла до поверхности заготовки: менее чем 2 мм, — стёрлись упоры.
  6. Наконечник стал издавать нехарактерные звуки, — стал «сопеть».

Дополнительная проверка — визуальный осмотр инструмента.

Выбор ремонтной группы

  • Вид и размеры обрабатываемого материала. Величина тока больше номинальной на 20-30% при резке толстолистового металла. Корректировке в большую сторону, подвергается значение силы тока при работе с твёрдосплавными изделиями. Исключение — жаропрочные сплавы вольфрама, молибдена.
  • Вид кромки. Рез под прямым углом или наклоном влияет на выбор формы выходной части сопла для плазмореза. Необходимо выбирать наконечник, именно под направление струи плазмы.
  • Материал сопла для плазменной резки напрямую зависит от силы тока. Несоответствие режима работы (перегрузки) с прочностной характеристикой повлекут быстрый выход из строя наконечника. Отсюда, сопло, рассчитанное на режим работы с током в 50А, нельзя использовать при резке металла с мощностью в 100А.

То есть, требуется постоянно учитывать предполагаемые нагрузки, чтобы правильно выбрать расходный материал.

Профилактические меры

Правильно наносить высокотемпературную смазку на уплотнители. Избыток приведёт к забиванию вихревых каналов. Недостаток — к прогару корпуса или деформации электрода, вследствие нарушения режима охлаждения.

Следить при сборке оборудования за моментом затяжки резьбовых соединений. Усилие должно соответствовать рекомендованным производителем значениям. Для этого применять инструмент с динаметрическим устройством.

Целесообразно завести рабочий журнал, где фиксируется время наработки отдельной детали или узла. Обязательно записывать обрабатываемый материал и режимы работы. Так будет накоплен статистический материал о сроках работы расходных материалов.

Влияние расходников на стабильность работы

Несмотря на кажущуюся простоту оборудования для плазменной резки металла, комплектующие и отдельные узлы, оказывают значительное влияние на срок службы.

Воздушно-плазменный агрегат зависит от качества используемого воздуха. Обычный атмосферный воздух содержит, кроме обычных газов, различные включения в виде твёрдых включений или паров воды.

Компрессор для плазменной резки отвечает за стабильное поддержание давления в газовоздушной среде. Повышенные значения вызывают плохое зажигание дуги, преждевременную смену электродов.

Ещё один фактор — техническая исправность подводящего рукава. Небольшая утечка, неопределяемая обычными приборами давления, — это постепенное разрушение элементов плазмотрона.

Способствует очищению воздуха вытяжка (обычный пылесос, для бытовых случаев), расположенная рядом с местом проведения плазменной резки металла. Объясняется это тем, что в процессе работы, образуется большое количество мелкой металлической пыли. Компрессор будет её засасывать и направлять в оборудование. Штатные фильтры могут быстро забиться и перестанут выполнять свои очищающие функции.

  • обеспечение надёжного охлаждения инструмента, как следствие, продление срока службы;
  • создание чистого водяного пара, участвующего в образовании рабочего тела.

Избыток примесей со временем откладывается на сопле, что приводит к нарушению режима образования и выброса плазмы.

Несмотря на кажущуюся простоту, такие комплектующие, как фильтры, — это четверть успеха в надёжной эксплуатации оборудования. Без них, плазмотрон просто задохнётся или засорится и сгорит. Поэтому, перед началом работы, требуется обязательно проверять состояние фильтрующей системы.

Хороший способ в выборе расходников — планирование операций с выбором обрабатываемого материала и режима работы. Тогда можно заранее запастись необходимыми расходными комплектующими. При возникновении срочных работ, всегда можно поменять рабочие элементы под будущую нагрузку.

Плазменная резка металлов довольно широко распространена не только в промышленности, но применяется в небольших мастерских и частном хозяйстве. Будем благодарны читателям, поделившимися своим опытом эксплуатации плазменного оборудования. Как промышленного изготовления, так и собранного своими руками. Для записей предусмотрен блок комментариев.

Износ электродов в системах резки

Электроды — это конструктивно cложные расходные детали для систем плазменной резки. Их конструкция, материал и принцип работы схож с характеристикам автомобильных свечей зажигания. Электроды, как и свечи зажигания, проводят электричество высокого напряжения в среде c высокой температурой. Поэтому материалы, из которых состоит электрод, должны быть устойчивы к воздействию образующихся при температуре веществ плазменной дуги, и высокоскоростных струй вихревого газа. Помимо этого, такие материалы должны обеспечивать надежное уплотнение, не допускающее утечек газов и жидкостей под высоким давлением. Как и свеча зажигания, электрод — это самая прочная рабочая часть в системе.

Электрод проводит питание постоянного тока от источника тока плазменной резки к металлическому листу. Стандартная конструкция электрода — это держатель из меди или композитного материала медь-серебро c эмиттером из гафния — тугоплавкого металла, устойчивого к воздействию дуги в средах воздушно-плазменной или кислородно-плазменной резки. Эмиттер постепенно приходит в негодность под воздействием высоких температур дуги и высокоскоростных потоков газа. Основной износ электрода приходится на запуск и остановку резки, когда гафниевый материал плавитcя и отвердевает, при быстром нагреве и остывании.

При нормальном использовании на краю детали образуется небольшой дефект вогнутой формы, постепенно увеличиваясь в размере (на несколько тысячных см за один раз) до 0,10–0,31 см в зависимости от конструкции, материалов резака и расходных деталей. (См. данные таблицы ниже). Когда этот дефект становится слишком глубоким, дуга цепляется за материал держателя и расплавляет его. Если электрод не может зажечь или поддержать дугу — значит, он пришел в негодность. Если расплавленный материал с электрода стекает вниз и скапливается в отверстии сопла, это приводит к стремительному и непоправимому отказу электрода и сопла.

Система плазменно-дуговой резки Медные электроды, износ в дюймах Электроды из композита медь-серебро, износ в дюймах
Прецизионная система плазменно-дуговой резки
(кислородно-плазменная резка) 0,07–0,12 см 0,15–0,20 см Система плазменно-дуговой резки с впрыском воды
(кислородно-плазменная резка) 0,10–0,20 см 0,25–0,35 см Стандартная система плазменно-дуговой резки с использованием двухкомпонентной газовой смеси (кислородно-плазменная резка) 0,10–0,20 см 0,25–0,35 см Стандартная система плазменно-дуговой резки с использованием двухкомпонентной газовой смеси 0,22–0,30 см 0,25–0,35 см В самых современных системах кислородно-плазменной резки срок службы деталей обычно составляет 1–2 часа фактического времени «на дуге» или 200–300 прожигов. В системах воздушно-плазменной резки этот срок может в два раза превышать указанный, достигая тем самым 400–600 запусков. Это объясняется тем, что содержащийся в воздухе азот понижает интенсивность реакции воздуха с электродами. В системах кислородно-плазменной резки с инертными пусковыми газами и плавным изменением тока срок службы электрода может достигать 1000 или более запусков.

Новое состояниеНовый электрод. Представленный в этом примере электрод имеет конструкцию из сварного композитного материала медь-серебро с серебром в передней части электрода и медью в его задней части. В центре детали расположен неиспользованный гафниевый элемент. Естественный износЭлектрод с естественным износом. Дефект гафниевой вставки образован в ее центре и однородно по форме, что свидетельствует о правильном выравнивании расходных деталей и соответствующей скорости потока вихревого плазмообразующего газа. Глубина дефекта составляет приблизительно 0,25 см. Передние края детали ровные и четкие. Цвет серебра существенно не изменился. На передней части детали заметны оксидные образования серого оттенка, что является нормой. Естественный износ на половину от полного износаЭлектрод с обычными признаками естественного износа. Данный электрод сняли с системы до окончания срока службы по другой причине, например: скольжение резака по листу, удар резака, изменение напряжения, изменение качества резки и т.д. Глубина дефекта составляет 0,19 см. Несмотря на то, что этот электрод выглядит как отработанный, он еще сможет выполнить 100 или более прожигов, а его дефект может увеличиться до 0,25 см или даже до 0,35 см, прежде чем он выйдет из строя. Дефект не по центруЭлектрод с дефектом, смещенным относительно центра. Эту проблему легко обнаружить, так как такое расположение дефекта говорит о серьезной проблеме с потоком газа (неисправный или закупоренный завихритель) или о разбалансировке деталей резака (вследствие ошибок при сборке и проблем с подгонкой деталей). Если эту проблему не удается устранить путем полной замены деталей резака, тогда это может свидетельствовать о неисправности самого резака. Влага при запускеНаличие влаги при запуске дуги. Такие детали имеют неровные следы воздействия вихревой дуги от выточки под ключ до контактной поверхности электрода. Влага в газе, который подается до возбуждения дуги, приводит к тому, что серебро подвергается воздействию высоких частот. Передние края серебра нечеткие; качество поверхности, как при обработке пескоструйным аппаратом. Проверьте газ, который подается до возбуждения дуги, на наличие влаги. Быструю проверку можно выполнить с помощью бумажного полотенца или листа бумаги. Поместите чистое бумажное полотенце под резак и включите подачу газа в системе (только в режимах TEST (ТЕСТ) или GAS CHECK (ПРОВЕРКА ГАЗА)!). На полотенце не должно быть признаков наличия влаги или загрязнений. Утечка охлаждающей жидкостиПроще всего обнаружить проблему утечки охлаждающей жидкости.

  • Сильное искрение контактной поверхности электрода;
  • На боковых поверхностях электрода имеются дефекты и полости;
  • Передняя поверхность шероховатая и черная с блестящими точечными наплавлениями из материала держателя.

Эта проблема часто происходит из-за разреза или недостаточной смазки уплотнительных колец или по причине ненадежно закрепленных или разбалансированных деталей. Недостаточная подача газа Недостаточная подача газа при возбуждении дуги обусловливает медленное зажигание. Перенос дуги с начальной точки (как правило, это острый угол, наподобие выточки под ключ) на эмиттер длится слишком долго. На этих деталях будет достаточно однородное кольцо расплавленного материала держателя вокруг дефекта. Поверхность может выглядеть, как спаянные брызги металла, или вдоль передней части детали может образоваться сварочная ванна. Эксплуатация до отказаЭлектрод, который эксплуатировался до непоправимого отказа. Поскольку электрод расположен выше, то при его работе повреждается сопло, когда расплавленный материал выдувается с наконечника электрода и скапливается на внутренней поверхности сопла. При длительной эксплуатации, в работе всех деталей наступает такой отказ. Эксплуатация до отказа

  • Недостаточная подача плазмообразующего газа
  • Мелкие углубления вдоль всего края электрода
  • Повреждения сопла

Все это говорит о недостаточной скорости потока газа, что приводит к неконтролируемому зажиганию дуги между соплом и электродом. Проверьте скорость потока газа, подаваемого на резак. Лучше всего это сделать, используя расходомер (0–400 куб.фут/ч) со шлангом, надетым на выпускное отверстие резака тестируемой системы. При отсутствии такой возможности, можно выполнить тест на тактильное ощущение потока газа на выпускном отверстии резака, когда включена подача только плазмообразующего газа. Должен ощущаться вихревой поток газа, который действует как всасывающая сила. Высокая cкорость потока газаЕсли сопло в хорошем состоянии, но при этом электрод имеет достаточно глубокий дефект, тогда это может говорить о том, что скорость потока плазмообразующего газа может быть слишком высокой. При интенсивном воздействии вихрей плазмообразующего газа элемент быстро разрушается. Это приводит к стремительному глубокому износу. Проверьте объемную скорость потока плазмообразующего газа.

Свяжитесь с нами!

Email: order@perfect-cut.ru (812) 309-50-91

Помимо затрат на закупку металла, важнейшей частью эксплуатационных расходов на плазменную резку является покупка расходных материалов. Именно необходимость частой замены расходников и составляет львиную долю себестоимости данного вида технологических операций. Соответственно, добившись оптимального использования расходных материалов, можно заметно снизить издержки на плазменную резку.

Нормы расхода материалов

Не существует единого показателя «нормального» расхода электродов и других материалов для плазморежущих станков. Каждый такой станок имеет собственные характеристики (рабочий ток, диаметр сопла, интенсивность расхода газа, скорость резки и т.д.), поэтому для каждой модели норма расхода будет своя собственная.

Однако и это лишь начало. На скорость сгорания расходников также влияет множество других факторов, связанных с характеристиками обрабатываемого материала — вид и марка разрезаемого металла, его толщина, ширина разреза и т.д.

На норму расхода влияет также и мощность режущей дуги. По умолчанию она всегда принимается равной 40 кВт, однако при использовании аргоно-водородной смеси и дополнительной стабилизации режущей дуги при помощи сжатого воздуха, ее мощность принимается равной 80 кВт.

Когда менять электрод?

Следует отметить, что на практике мало кто вообще обращает внимание на формулы с нормами расхода электродов. На большинстве предприятий для их замены существуют собственные достаточно грубые нормативы. В частности электроды меняют по умолчанию либо после определенного количества пробивок, либо после каждой смены, если интенсивность работы станка позволяет данному расходнику прожить целую смену.

Соль в том, что в большинстве случаев замена электродов происходит слишком рано, когда данный расходник еще мог бы поработать. Иными словами предприятие банально теряет деньги, выбрасывая в мусор то, что способно приносить прибыль еще некоторое время.

На самом же деле поводом заменить электрод должен служить вполне конкретный признак, о котором будет сказано чуть ниже. Но чтобы понимать, что это за признак, следует в двух словах сказать о конструкции электрода и его рабочих задачах.

Электрод плазморежущего станка имеет две составные части — корпус и вставку. Именно вставка обеспечивает формирование электрической дуги, поджигающей газ, из которого в итоге получается плазма. Корпус в свою очередь отвечает за отвод избыточной тепловой энергии, неизбежно генерируемой при создании плазмы.

Материалом для изготовления корпуса служит медь, так как она обладает высокой теплопроводностью. Однако этот металл характеризуется низким электрическим сопротивлением, что создает опасность «соскакивания» электрической дуги на сам корпус. Разумеется, допускать такое нельзя, поскольку тогда сгорят другие элементы плазмотрона, а может и сам плазмотрон.

Так вот, чтобы максимально эффективно использовать электрод, не допустив при этом «соскакивания» дуги на корпус, менять этот расходник следует ровно в тот момент, когда на вставке появится ямка по размерам равная диаметру самой вставки.

Причины ускоренного расхода электродов

Своевременная (а не ранняя) замена электрода — это лишь первый шаг на пути к разумной экономии при осуществлении плазменной резки. Второе, на что следует обратить внимание — фактический расход электрода на погонный метр реза или час работы станка. Необходимо сравнить данный показатель с установленной нормой для данной модели источника. Если показатели не совпадают, придется искать и устранять причину повышенного расхода.

Самих причин существует не так уж много:

1. Посторонние примеси в воздухе. Для нормальной работы станка ему нужен атмосферный воздух, чтобы формировать правильную газовую смесь. Если же в воздух, который нагнетается компрессором, загрязнен фракциями масла и воды, качественную газовую смесь не получить. Проверяя воздушный фильтр с отделителем воды в начале каждой смены, можно избежать данной проблемы.

2. Низкое качество рабочего газа. Крайне важно строго соблюдать рекомендации производителя станка во всем, что касается выбора расходников, особенно в вопросах плазмообразующего газа. Абсолютно недопустимо использовать неподходящий газ, или смесь, загрязненную кислородом либо атмосферным воздухом.

3. Низкое давление газа. Если отклониться от рекомендуемых показателей давления, низкий поток газа вызовет не только ускоренное выгорание электрода, но также будут обильно появляться искры, а рез получится низкого качества.

4. Нехватка охлаждающей жидкости. Для охлаждения в станках используется деионизированная вода либо ее смесь с чистым этиленгликолем. Обычно станки оснащены предохранителем, который выключает аппарат при сбое в работе системы охлаждения. Но если предохранителя нет, либо он сломался, то при перегреве плазмотрона срок службы электрода заметно сокращается.

5. Грязь в газопроводе. Пыль и влага, которых в избытке в заводском цеху, легко оседают внутри газопроводов, нарушая тем самым формирование нормальной плазменной массы. По этой причине даже после недолгого простоя газопроводы нужно чистить. А прямое попадание влаги на электрод и вовсе способно вывести его из строя.

6. Неисправность завихрителя. С данной деталью могут приключиться самые различные неприятности. Обычно он либо лопается, либо частично оплавляется. Нередки также случаи банального засорения грязью. Так или иначе, но любые изменения в количестве воздуха, расходуемого в процессе работы станка, равно как и нарушения в направлении воздушного потока, неизбежно приводят к очень скорому сгоранию электрода.

В заключение нам остается лишь порекомендовать вам, как можно чаще заглядывать в руководство по эксплуатации вашего плазморежущего станка. Там вы найдете решение многих проблем, которые могут возникнуть в процессе использования данного аппарата.

Читайте также статьи по теме:

Сезонность работ по плазменной резке

Услуги плазменной резки — достаточно перспективный вид малого бизнеса, который найдет своего клиента и в крупном мегаполисе, и в небольшом райцентре. Однако многих предпринимателей, начинающих деятельность в данной сфере, интересует, насколько велик фактор сезонности в данном бизнесе и следует ли ожидать просадок спроса в определенное время года.

Сравнение лазерной и плазменной резки. Преимущества и недостатки

Часто, при покупке оборудования для резки металла, мы встаем перед выбором, какой вид резки лучше, плазменный или лазерный? У каждого есть свои преимущества и недостатки и для того, чтобы вы сделали правильный выбор, в этой статье мы подробно разберем каждый.

Важные навыки оператора по плазменной резке

Все более востребованной сегодня становится плазменная резка металла, которая стала современной альтернативой обычной газовой. Производительность работы существенно возрастает, а рабочий процесс упрощается. Однако для правильного и эффективного использования плазмотрона специалист должен обладать всеми необходимыми навыками.

Сопла и электроды для плазменной резки

Автор: pnp_machinist, pnp_mechanic@mail.ru
Опубликовано 30.10.2016
Создано при помощи КотоРед.

Простой аппарат плазменной резки.

Значение аппарата плазменной резки для народного хозяйства трудно переоценить. Так например одна только экономия металла при раскрое составляет 10-15%. Не говоря уже о возможности вырезать отверстия и детали различной формы в листовом металле. Появление на рынке сварочных инверторов и расходных материалов для плазмотронов сделало этот способ обработки металла доступным для широких масс населения.
В нашем случае в качестве рабочей среды плазмы используется осушенный атмосферный воздух давлением 3.5 – 4 Атм. Плазматрон CUT-40 как один из самых доступных . И инвертор сварочного тока выходным напряжением 100-140 вольт, 10-40 А. Этого вполне хватает для резки металла толщиной 0,5 – 6 мм. Исходя из данных — сила тока для реза 1 мм. толщины металла должна быть примерно 6 А

Теория.

Как видно на условном изображения горелки, атмосферный воздух одновременно является рабочей средой для образования плазмы и охлаждает элементы горелки.
В первый момент дуга разжигается высоковольтным разрядом между электродом и соплом при условии контакта последнего с анодом т.е. металлом. Далее образовавшаяся плазма выдувается потоком воздуха. Для поддержания стабильной дуги необходимо выдерживать зазор между соплом горелки и металлом около 1 мм. , что весьма трудно. Для этого предлагаются специальные насадки. Но как утверждают специалисты они только мешают. Я полностью разделяю их мнение и поэтому просто веду без нажима соплом горелки по заготовке. Замечено при недостаточном токе сопло «прилипает» к металлу. О успешном процессе резки можно судить по видимым искрам с обратной стороны металла. По окончании резки не следует отводить горелку, лучше прервать процесс снятием напряжения. Так продлевается срок службы электрода со вставкой из гафния .

Инвертор

Для силовой части хорошо подходит схема инвертора AVT-200. Данный инвертор уже неоднократно повторялся и хорошо известен в сети Интернет. Оригинал статьи автора доступен в архиве AVT-200.rar. Изменения коснулись узла формирования пилообразного напряжения на токовом входе компаратора и цепей задания тока. Изменена печатная плата.
Узел задания тока питается стабильным напряжением 15 В, что улучшает повторяемость. Для снижения уровня помех в цепях токового компаратора установлен резистор R90. Большая индуктивность выходного дросселя позволяет упростить схему формирования «пилы». В остальном схема мало отличается от оригинала. Для токового шунта необходимо использовать манганиновую проволоку. В моём случае при диаметре 0.9 мм длинна шунта 20 мм.
Отдельно отмечу в схеме отсутствует узел защиты от превышения тока и К.З. в нагрузке. Разумеется такие узлы необходимы. Но короткое замыкание в правильно собранной горелке CUT-40 не возможно. Если конечно сопло совсем расплавится и останется только электрод.

В большинстве случаев для успешного розжига плазмы хватает высоковольтного разряда напряжением 20-22 кВ. постоянного тока. Схема с искровым разрядником самая простая в реализации . Для снижения требований к повышающему трансформатору используется умножитель напряжения . Разрядник изготовлен из контактов реле , зазор 1 – 1.5 мм. Высоковольтный трансформатор намотан на ферритовом сердечнике диаметром 8 мм. длинной 80 мм Первичная обмотка 7-8 витков проводом МГТФ-0,35. Вторичная медным проводом ПЭВ- 2 диаметром 1,5 мм. Пропитан эпоксидной смолой. Между обмоточками изоляция обязательна. Накопительный конденсатора взят из стартёра времён СССР для лампы дневного света мощностью 80 Вт. Как оказалось другие конденсаторы — 10n 6,3 kV. сгорают после 3-й попытки розжига.

Схема управления.

Для работы реализована простая последовательность управления.
При нажатии кнопки оператора S3 последовательно происходит
1- Подача воздуха.
2- Пауза 0.5-1 сек. (это время необходимо для продувки плазмотрона)
3- Включение инвертора.
4- Включение осциллятора на 2 сек.
При размыкании кнопки выключается инвертор и с задержкой 3-4 сек. снимается напряжение с воздушного клапана. Этого времени достаточно для остывания горелки.

В исходном состоянии все реле обесточены и копка оператора S3 отжата. При замыкании S3 сработает реле REL 2 и своими контактами замкнёт базовые цепи транзисторов Т1, Т3, Т4, Т6. к общему проводу. Причём напряжение на базе транзисторе Т1 появится с небольшой задержкой обусловленной RC цепочкой R4,C1. Стабилитрон в цепи коллектора Т1 определяет пороговое напряжение при открытии транзистора, что также является своеобразной защитой от помех в цепях управления.
Далее открывается транзистор Т2 и срабатывает реле включения инвертора. При нажатой кнопке S3 транзистор Т3 закрыт и на работу схемы не влияет.
Одновременно с этим подаётся напряжение на схему включения осциллятора.
Положительное напряжение с коллектора транзистора Т1 через стабилитрон ZD4 попадает на базу Т8 , открывшийся транзистор включает реле подачи напряжения на осциллятор. По истечении времени заряда конденсатора С5 транзистор Т7 закрывает транзистор Т8. Так время работы осциллятора ограничено 1-2 секундами. Что вполне достаточно для уверенного розжига дуги в плазмотроне.
Реализация временных задержек для осциллятора и воздушного клапана реализованы по сходным схемам.
При размыкании кнопки S3 снимается напряжение с обмотки реле REL 2 . Далее положительное напряжение через резистор R16 открывает транзистор Т3 который блокирует транзистор Т2 и реле управления инвертором обесточится. Одновременно с этим конденсатор С4 разряжается через резистор R23 и переход база эмиттер. Таким образом воздушный клапан выключается с необходимой задержкой. При повторном нажатии кнопки S3 процесс повторяется.

Детали.

Как оказалось самая большая проблема — это перекрыть поток воздуха. Для этих целей установлен клапан КИПиА времён СССР . Не смотря на надпись 1 атм. ДУ 2.5мм. Он с честью перекрывает 4 атм. Фильтр для очистки воздуха 1/4″ Intrtool PT1412 выбран как самый доступный.
Трансформатор инвертора на кольце CF138-T6325-C первичная и вторичная обмотки намотаны в два провода диаметром 1.2 мм. Выходной дроссель на кольце из альсифера 46х25х18 проводом 1.5 мм до заполнения в один слой. Выбран именно этот дроссель т.к. в моём случае нет необходимости использовать токи более 20 А. Высоковольтный трансформатор намотан проводом 1.5мм из этих же соображений. Трансформатор осциллятора намотан на сердечнике ETD-39 проводом ПЭВ-2 -0.45 послойная и между обмотками изоляция обязательна.

Проверка инвертора.

На время проверки силовой части осциллятор и схема управления должны быть отключены. Разумеется контакты реле блокировки инвертора нужно замкнуть.
Перед включением необходимо проверить правильность монтажа. Первым проверяется источник питания , предусмотрена возможность его отдельного подключения через разъём JMP2. Затем необходимо убедится в наличии и правильности формы импульсов частотой 50 кГц. на затворах силовых транзисторов инвертора. Время «спада» не должно превышать 0,25us. Следующим шагом проверяется работа инвертора на эквивалент нагрузки. Я использовал два водяных ТЭНа по 5 кВт. соединённых параллельно. Максимальный ток устанавливается резистором R78. Минимальный ток при данной схеме не нуждается в регулировке. Его значение близко к 10 А. В конце статьи в файлах SDS00003 и SDS00004 приведены формы напряжения на коллекторе транзистора T8 инвертора при отсутствии тока и нагрузке 10 А.

Во время проверки ток в цепи нагрузки контролируется стрелочным амперметром с измерительным шунтом. Розжиг дуги и работа осциллятора проверяется импровизированным имитатором. Две медные проволоки диаметром 0.8 -1 мм. подключаются к аноду и катоду при этом обеспечивается зазор 2-3 мм. Электрическая дуга должна надёжно разжигаться с первого включения осциллятора. При этом медь естественно сгорает, а дуга тухнет.

Далее — пробный рез не толстого металла. Окрашенный желательно не использовать. Регулятором расположенном на фильтре установить давление воздуха 4 атм. Продуть резак воздухом 3-4 сек. для этого принудительно открыть воздушный клапан нажатием кнопки S2. Прикоснувшись соплом к заготовке нажать кнопку на ручке резака. При этом на 2 сек. включается осциллятор. И образовавшимся факелом плазмы резать, без особого нажима ведя по намеченной линии соплом.

Не стоит пренебрегать элементарными правилами ТБ. Величина выходного напряжения и тока могут быть опасны для жизни! Защита органов зрения обязательна!

Традиционно обсуждается на форуме все не написанное здесь.

Ссылка на основную публикацию