Возможно ли проведение плазменной резки металла в домашних условиях

Суть работы плазморезки такова: между соплом, электродом или разрезаемым материалом образовывается электрическая дуга.

Из сопла выходит газ, он преобразовывается в плазму после воздействия электричеством.

Металл разрезается плазмой, температура которой может достигать 30 тыс. градусов.

В статье подробно рассмотрена технология плазменной резки металла, принцип ее работы и некоторые нюансы.

Какое оборудование применяют?

Обычно используют два типа оборудования:

1. Трансформаторные. Могут разрезать металл толщиной до 40 мм.
2. Инверторные. КПД выше чем у трансформаторных аппаратов, однако, нельзя разрезать заготовку, толщина которой больше 30 мм.

Принцип работы у этих механизмов одинаковый. Состоят они из компрессора, источника питания и плазмотрона.

При выборе инструмента нужно изучить маркировку аппарата. Некоторые устройства предназначены только для разрезания. Другое оборудование позволяет выполнять дуговую сварку. В продаже есть универсальные аппараты, но по качеству они уступают специализированным аппаратам.

Может изменяться расположение компрессора. В некоторых моделях этот элемент встроен. У таких моделей низкая мощность. Модель со встроенным компрессором используется в гаражах, небольших мастерских. Для промышленного производства нужно применять аппараты с внешним компрессором.

Плюсы и минусы плазмореза

Выбирая приспособление для эффективной работы с металлом, домашним мастерам предстоит сделать нелегкий выбор и решить, чему отдать предпочтение – плазменному резаку по металлу или обычной газовой горелке. Неоспоримые преимущества, которыми обладает плазменный резак, известны:

• высокая производительность и мощность;
• качественная обработка материала;
• универсальность;
• безопасность;
• экологичность.

Недостатком плазморезов считаются:

• высокая стоимость агрегата;
• ограничение толщины материала;
• невозможность работать двумя станками одновременно.

Принцип работы плазмореза

Принцип работы плазменной резки металла зависит от используемого оборудования. Перед тем как начинать разрезать металлические листы и заготовки нужно изучить устройство плазмотрона:

1. Основная деталь — источник питания. Это может быть трансформатор или инвертор. Первый вариант обладает громоздкой конструкций и низким КПД. Однако трансформатор позволяет разрезать заготовки большой толщины. У инвертора множество достоинств. Это высокий показатель КПД, стабильная работа, небольшие габариты.
2. Плазмотрон — рабочая часть. Это инструмент, который состоит из нескольких частей. К ним относится электрод, колпачок, охладитель и сопло.
3. Компрессор — подаёт поток воздуха, который будет разогреваться во время работы. Если нет компрессора, плазматрон может перестать работать.

При соединении ключевых деталей устройства используются шланги и провода.

Принцип работы плазменного резака заключается в том, что с помощью оборудования создаётся поток разогретого ионизированного воздуха. Сам по себе воздух перестаёт быть диэлектриком и начинать проводить ток. После включения аппарата образуется дуга, с помощью которой происходит разрезание металлической заготовки. В момент соприкосновения плазмы и поверхности обрабатываемого материала, на него воздействует температура в 30000 градусов.

Плазменный резак – характеристики

Главные технические характеристики устройств для резки металла необходимо знать, чтобы разбираться в видах моделей и понимать, чем они отличаются. Информация о параметрах аппаратов для плазменной резки должна содержать:

1. Силу тока
   – основной показатель, влияющий на толщину металла, с которым может работать инструмент, и на скорость работы устройства. Рассчитать необходимую величину силы тока можно самостоятельно, если умножить толщину сплава в миллиметрах на 4, например, для плазменной резки листа металла толщиной 20 мм нужен резак мощностью 80 А.
2. Продолжительность включения
   измеряется в %, для примера можно сказать, что работа плазменного резака с характеристиками ПВ 60% должна составлять 6 мин., а следующие 4 мин. агрегат должен отдыхать. Профессиональные модели плазморезов имеют ПВ от 80%, домашние недорогие устройства – около 50%.
3. Тип питания агрегата
   бывает различным. В продаже имеются модели станков, которым требуется двух- или трехфазная сеть, 380 В требуется профессиональным трехфазным моделям. Обычные, работающие на параметрах домашних 220 В, приборы более удобны в использовании.

Разновидности плазменной резки

Существует несколько видов ручной плазменной резки:

1. Использование потока защитного газа. Он защищает место реза от воздействия факторов окружающей среды. Благодаря этому получается более качественный рез.
2. Плазморезка с применением воды. Жидкость охлаждает обрабатываемую поверхность и сам плазмотрон. Дополнительно к этому вода защищает место реза от воздействия факторов окружающей среды при разогреве. Вода не позволяет расплавленному металлу испускать вредные испарения.
3. Простая. Классический способ использования плазмотрона. Для резки применяется электрический ток и поток воздуха. Не подходит для разрезания толстых металлических листов, легированных видов стали.

При разрезании заготовок может применяться дуга, которая образуется между двумя электродами.

Ручная плазменная резка

Виды плазменных резаков

Огромный ассортимент моделей резаков представлен в профессиональных магазинах электротоваров. Отличаются ручные плазменные резаки друг от друга многими параметрами. Какой тип агрегата выбрать – переносной или стационарный, программируемый или ручной – зависит от конкретных потребностей владельца. Разделяются плазменные резаки на следующие виды:

• по типу энергопотребления
  – на трансформаторные и инверторные модели;
• по виду контакта
  – на бесконтактные и контактные;
• по типу работы
  – на ручные и с ЧПУ.

Технология

При проведении работ следует придерживаться следующей технологии плазменной резки металла:

1. Сопло, из которого наружу будет вырываться поток воздуха, располагается у края металлического листа.
2. Мастер запускает аппарат с помощью кнопки включения. Включается начальная дуга, которая постепенно превращается в режущую.
3. Горелка располагается под наклоном в 90 градусов. Резка выполняется медленно и аккуратно.
4. Мастер должен контролировать появление брызг расплавленного металла. Если они не появляются, значит металлическую заготовку не получилось разрезать насквозь.
5. Нельзя прикасаться к соплу или направлять его в сторону других предметов сразу после выключения, поскольку некоторое время из него будет идти горячий воздух.

Если не получается прорезать металлический лист насквозь, необходимо изменить угол наклона, замедлить темп проведения работы или увеличить напряжение.

Технология плазменной резки

Обработка цветных сплавов

Во время обработки цветных металлов применяются различные способы резки с учетом плотности материала, его типа и иных технических показателей. Для разрезания цветных металлов необходимо соблюдение таких рекомендаций:

1. Резка алюминия — для материала толщиной до 7 см, может применяться сжатый воздух. Использование его нецелесообразно во время низкой плотности материала. Качественный рез алюминиевого листа до 2 см достигается во время применения чистого азота, а с толщиной 7−10 см при помощи водорода с азотом. Порезка плазмой алюминия при толщине более 10 см производится смесью водорода с аргоном. Такой же состав советуют применять для толстостенной высоколегированной стали и меди.
2. Порезка нержавеющих сталей — для проведения работ не советуют применение сжатого воздуха, с учетом толщины материала может использоваться чистый азот или смеси с аргоном. Нужно учесть, что нержавеющая сталь довольно чувствительна к действию переменного тока, что может приводить к изменению ее структуры и более быстрому выходу из эксплуатации. Порезка нержавейки производится при помощи установки, которая использует принцип косвенного действия.

Преимущества

Плазменные резаки для металла часто используются на строительных площадках и в частных мастерских. Востребованность объясняется преимуществами плазмореза:

1. С помощью плазмотрона можно обрабатывать разные виды металлов и сплавов.
2. Не нужно подготавливать рабочую поверхность. Высокого качества обработки можно достичь без очистки металла от ржавчины и краски.
3. При аккуратном и медленном ведении резака по обрабатываемой поверхности получается высокоточный рез. Не остаётся окалин и наплывов.
4. Даже при не большой толщине металлического листа, он не будет повреждён из-за сильного нагревания. Связано это с особенностями используемого оборудования.
5. С помощью плазмореза можно делать ровные, фигурные резы.

Во время работы плазмотрона практически не выделяется вредных веществ, что делает процесс обработки безопасным для здоровья.

Плазменная резка металлов — технологический процесс с использованием специального инструмента, который позволяет разрезать металлические листы. Выбор плазмотрона зависит от того, какие материалы будут обрабатываться. Если устройство выбрано неправильно, плазменная дуга не сможет разрезать металлическую заготовку.

Какие металлы можно резать?

С помощью плазменной технологии обеспечивается обработка практически любых металлов:

1. Резка и раскрой листового металла из стали, титана, цветных металлов (медь, алюминий и т. п.) и их сплавов (в т.ч. бронза, латунь и т. д.).
2. Резка стали разной толщины и формы заготовок. Обеспечивается обработка углеродистых и легированных сталей практически всех марок, в т.ч. высоколегированных нержавеющих сталей. Плазмотронами можно нарезать штрипсы (узкие длинномерные стальные полоски) и кроить рулонную сталь.
3. Резка чугуна. Плазма обеспечивает его глубокое разрезание, что делает способ более эффективным по сравнению с другими технологиями.
4. Резка и обработка труб разного диаметра. Используются специальные труборезы с центраторами. Помимо резки можно обрабатывать поверхность труб, снимать фаски, зачищать сварные швы, обрабатывать кромки.
5. Формирование и обработка отверстий.
6. Фигурная резка металлических заготовок. Специальное оборудование позволяет производить даже художественную резьбу и изготовление деталей сложных форм.

Важно! Для осуществления операций используется разное оборудование, в т. ч. станки с ЧПУ.

Как работает плазмотрон

В качестве режущего инструмента в аппаратах используется струя плазмы.

Процесс резки металлических изделий:

1. От источника электрического питания ток по кабелю подается на горелку, где происходит образование электродуги между анодом и катодом.
2. Компрессор подает потоки газа, которые завихрителями направляются к электрической дуге.
3. При прохождении потоков через дугу происходит ионизация газа и разогрев до высокой температуры (до 30 тыс. градусов).
4. Газ превращается в плазменную струю.
5. При воздействии разогретого воздуха, выходящего под большим давлением, металл разрезается.

Схема плазмотрона

Виды систем для резки

Системы различаются в зависимости от вида плазменного газа, предусмотренного технологией.

Обычные системы используют в виде газа окружающий воздух. Сила тока при таком процессе составляет от 12-20 тыс. А/дюйм². Форма потока плазмы зависит от отверстия сопла. Подобные системы используют как для ручного, так и для механизированного раскроя. Допускаются отклонения в размерах разрезаемой детали.

Высокочастотные системы (с высокой плотностью тока) применяют для плазменной резки с повышенной точностью. В качестве плазменного газа применяют очищенный воздух, кислород, смеси водорода, азота. В технологическом процессе эксплуатируют плазмотроны и расходные материалы более сложной конструкции. Сила тока при высокочастотном разделении составляет 40-50 тыс. А/дюйм². Основная цель — добиться повышенной точности при фокусировке дуги, получить высокое качество реза.