Co je plazmové řezání kovu: koncept, podstata procesu a hlavní rysy | AMN Engineering

Plazmové řezání kovu je jedním ze způsobů zpracování materiálu, při kterém plazma funguje jako řezný nástroj. Tato metoda řezání je považována za jednu z nejúčinnějších. A zvláště pokud jde o tlustý kov.

V tomto článku budeme hovořit o vlastnostech plazmového řezání, jeho výhodách a nevýhodách a také o hlavních rozdílech od metody řezání laserem.

Co je plazma

Začněme tím, co je to plazma. Takže jste pravděpodobně slyšeli o základních stavech hmoty? Může existovat v pevné, kapalné a plynné formě. Existuje ale i čtvrtá možnost. Jedná se o plazmu – látku podobnou ionizovanému plynu s vysokým stupněm elektrické vodivosti.

Poznámka! Plazma je někdy označována jako ionizovaný plyn. To je vysvětleno skutečností, že plyn může být přeměněn na plazmu intenzivním zahříváním.

Navenek je tato látka velmi podobná plynu, protože její atomy nejsou v neustálém vzájemném kontaktu. Zároveň má jako kapalina určitý stupeň tekutosti: plazma je schopna proudit, když je pod vlivem magnetického a elektrického pole.

Výhody plazmového řezání kovů

Plazmové řezání se používá pro přímé i tvarové řezání kovů. Tato metoda umožňuje zpracování všech druhů oceli, ale i mědi, titanu, hliníku a litiny. Plazmové řezání se také používá k řezání plechu a profilového kovu a ke zkosení hran pod požadovaným úhlem.

Z hlediska rychlosti řezání je plazmové řezání na druhém místě po řezání laserem. Pokud jde o jiné alternativní metody, jako je řezání kyslíkem, je řezání plazmou 5–7krát rychlejší.

Moderní plazmové řezací stroje poskytují malou řeznou tloušťku. Díky tomu je možné získat dostatečně čisté díly a produkty, které nevyžadují intenzivní čištění a mechanické zpracování.

Tato metoda řezání umožňuje zpracovat téměř jakýkoli materiál. Hlavní věcí je správné nastavení tlaku plynu a výkonu. Pomocí plazmového řezání je možné provádět rovnoměrné tvarové řezání se složitou geometrií.

Kovový povlak nemá zásadní význam. Nečistota, rez, barva – nic z toho není pro plazmové řezání problém.

Pokud porovnáme plazmové řezání se stejným procesem kyslíko-palivového zpracování, je první možnost mnohem bezpečnější. Ostatně v druhém případě se používají lahve s hořlavým plynem a stlačeným kyslíkem.

Plazmové řezací stroje se snadno udržují a obsluhují.

Tato skutečnost pomáhá minimalizovat deformaci výrobků.

Kromě toho jsou plazmové řezací stroje na kov levnější než laserová zařízení. A hlavně mocné.

Jak funguje plazmová řezačka

Plazmové řezání je metoda tepelného řezání. To znamená, že ke zpracování kovu se používá spíše teplo než mechanické působení. Pro správnou funkci plazmového stroje je zapotřebí stlačený vzduch nebo jiný plyn (například dusík nebo směs argonu a vodíku). Při jejich zahřívání a ionizaci vzniká plazma, která je pod tlakem několika atmosfér nasměrována do řezací hlavy.

Poznámka! Během procesu řezání proudí plazmotvorný plyn z trysky obrovskou rychlostí dosahující 3 km/s. V tomto okamžiku se teplota oblouku může pohybovat od 3000 50000 do XNUMX XNUMX stupňů.

Při průchodu hrotem se proud plazmy zužuje a směřuje k obrobku. Ten je spojen se zemí přes stůl kvůli vysoké elektrické vodivosti plazmatu. Při kontaktu oblouku s materiálem dochází vlivem extrémně vysokých teplot k jeho roztavení. V tomto okamžiku vysokorychlostní plyn vyfoukne roztavený kov. Výsledkem je díl, který splňuje zadané parametry.

Jaké plyny se používají?

Plazmové řezání využívá aktivní a neaktivní plyny. Výběr závisí na tloušťce a typu kovu. Stručný přehled nejběžnějších možností je uveden v tabulce.

Tabulka 1. Plazmatvorné plyny pro řezání kovů.

Jaký je rozdíl mezi řezáním plazmou a řezáním laserem?

Hlavním rozdílem je, že laserové řezání kovu využívá laserový paprsek, zatímco plazmové řezání využívá ionizovaný plyn dodávaný vysokou rychlostí. Laserové stroje jsou ideální pro řezání plechů do tloušťky 20 mm. A to je zvláště důležité pro velké objemy výroby a/nebo v případě výroby produktů se složitou geometrií.

Při řezání silných kovů se častěji používá plazmové zařízení. Hovoříme o materiálu o tloušťce 20 mm a více. Koneckonců, abyste mohli používat laser, budete si muset koupit stroj s vysokým výkonem. A stojí podstatně víc než jeho konkurent, který funguje na ionizovaný plyn. Při řezání kovu o tloušťce 20 mm a více se laserové stroje používají poměrně zřídka. Lasery se téměř nikdy nepoužívají k řezání materiálů o tloušťce 40 mm a více.

Vezměte prosím na vědomí! Plazmové stroje se používají pro řezání elektricky vodivých kovů. Laserová zařízení jsou vhodnější pro řezání nízkouhlíkové a nerezové oceli a také mosazi.

Řezání laserem má oproti řezání plazmou řadu výhod:

• umožňuje získat lepší kvalitu řezu a větší přesnost zpracování;
• laser zajišťuje minimální tepelnou deformaci;
• Při použití tenkého plechu je řezání laserem mnohem rychlejší;
• Po řezání laserem materiál nevyžaduje další mechanické zpracování ani čištění.

Současně má laserové a plazmové řezání také podobnosti:

• oba procesy využívají vysokotlaký plyn (dusík, stlačený vzduch atd.);
• Obě metody zahrnují tepelné působení, které využívá zdroj vysoké energie (k roztavení kovu);
• Řezání laserem i plazmou vyžaduje velký pracovní prostor;
• Oba procesy vyžadují systém sběru kouře.

Aplikace plazmového řezání

• v automobilovém, leteckém a lodním stavitelství;
• v kovodělných podnicích;
• ve stavebnictví;
• v hutních provozech.

Je poměrně obtížné vyjmenovat všechny oblasti použití. Koneckonců, plazmové stroje lze nalézt téměř v každém podniku, který vyrábí výrobky z kovů a jiných materiálů. Navíc je využívají nejen velké firmy, ale i malé soukromé firmy.

Zvláštní místo mezi zařízeními tohoto typu však zaujímají plazmové CNC stroje. Jsou totiž schopny minimalizovat lidský faktor a výrazně snížit zátěž operátorů. CNC zařízení také umožňuje zvýšení produktivity a snížení výrobních nákladů snížením nákladů na válcované kovové výrobky.

Máte zájem o koupi CNC plazmového řezacího stroje? Zanechte žádost o konzultaci. Naši specialisté zodpoví veškeré dotazy a pomohou vám vybrat vybavení v rámci vašeho rozpočtu v souladu s vašimi úkoly, potřebami a obchodními charakteristikami.

Kompletní sortiment a aktuální ceny CNC plazmových řezacích strojů si můžete prohlédnout zde.

Doufáme, že vám náš materiál byl užitečný. Zůstaňte naladěni na nové články a dozvíte se více o kovoobrábění a všem, co s tím souvisí!

Také se přihlaste k odběru našeho kanálu Telegram a kanálu YouTube! Pravidelně zde zveřejňujeme čerstvé recenze strojů, nejnovější firemní novinky a poskytujeme praktické rady při výběru toho nejlepšího vybavení.

Plazmové řezání se používá v sektoru veřejných služeb, lodním stavitelství a strojírenství a při výrobě různých kovových konstrukcí. Metoda umožňuje rychlé a přesné řezání nejhořlavějších slitin a kovů, a proto je tak oblíbená.

1. Fyzikální princip řezání
2. Klasifikace typů plazmového řezání
3. Hlavní typy plazmového řezání
   • Řezání plazmovým obloukem
   • Plazmové řezání
4. Výhody a nevýhody plazmového řezání
5. Jaké zařízení se používá
6. Princip činnosti plazmové řezačky
7. Jak pracovat s plazmovou řezačkou?
8. Bezpečnostní opatření
9. Porovnání zařízení pro řezání plazmou
10. Kvalita ošetření plazmou
11. užitečných rad

Fyzikální princip řezání

Při práci s plazmovým řezáním vzniká mezi řeznou tryskou a obrobkem elektrický oblouk o teplotě 5 000°C. Plyn vstupuje do trysky pod tlakem, čímž se teplota elektrického oblouku zvýší na 20 000 °C. Samotný plyn se při této teplotě ionizuje a mění se na řízenou plazmu.

Úzce nasměrovaný plazmový paprsek dopadá na připravený kov a bodově jej taví, přičemž ohřev v okolí ošetřovaného místa je nevýznamný.

Rozlišuje se řezání plazmovým obloukem a řezání plazmovým paprskem. První metoda je určena pro práci s vodivými materiály. Druhý způsob se volí, když zpracovávaný materiál nevede elektrický proud.

Klasifikace typů plazmového řezání

Optimální způsob řezání se volí na základě materiálu obrobku a požadavků na budoucí díly:

1. Jednoduché (pomocí vzduchu). Tato metoda se používá pouze při práci s měkkými a nízkolegovanými ocelmi a tloušťka materiálu by neměla přesáhnout 1,6 cm.

2. Použití vody. Voda zajišťuje rychlé ochlazení trysky, chrání spotřební materiál před předčasným opotřebením a pohlcuje prach a jiné škodlivé výpary.

3. Použití ochranného plynu. Plazmový plyn zajišťuje vysokou kvalitu řezání.

Hlavní typy plazmového řezání

Nejčastěji používanými metodami jsou řezání plazmovým obloukem a řezání plazmovým paprskem. V prvním případě se pracuje s vodivými materiály. Řezání se používá, když kov nevede elektrický proud. Výběr metody závisí na složitosti a objemu nadcházející práce. Zohledňuje se také síla a tloušťka kovu, rychlost provedení konkrétní zakázky a dostupné vybavení.

Řezání plazmovým obloukem je běžně používaná technika. Postup je založen na proudění ionizovaného vzduchu, který elektrický proud spíše vede, než aby jej izoloval, jako je tomu u jiných metod. Proud se zahřeje na 20000 30000-XNUMX XNUMX stupňů, poté má formu plazmy. Pro nekovové obrobky nebo tenké kovy se používá řezání plazmovým paprskem.

Proud plazmy kov nespaluje, ale taví a vyfukuje z výsledného řezu. Metoda je šetrnější k životnímu prostředí než plyn, protože produkty spalování nevstupují do vzduchu. Výjimkou je zpracování, které využívá dusík k tvorbě plazmy.

Pro řezání plazmou se používá několik druhů plynu:

• řezný plyn, který tvoří elektrický oblouk, který vyfukuje roztavený kov z řezu;
• startovací plyn, který zapálí ionizační proud;
• Vírový plyn obklopuje a zužuje tok plazmy, čímž se koncentruje a ochlazuje pro dosažení lepší kvality řezání.

Vzduch, kyslík, dusík, směs vodíku a argonu, kyslík a dusík, vodík a dusík se používají jako vírové a plazmotvorné plyny. Volba závisí na požadované kvalitě řezu, ceně a rychlosti práce a možnosti použití strojní metody.

Řezání vzduchovou plazmou je jednou z ekonomických a snadno proveditelných metod. Jako řezný plyn se často používá kyslík a jako vírový plyn se používá stlačený vzduch. Pro řezání vysoce kvalitní oceli se jako plazmotvorný plyn používá směs vodíku s dusíkem nebo vodíku s argonem. Dusík se používá jako vírový plyn. V důsledku správně provedené práce se objeví kolmá a hladká řezná plocha.

Řezání plazmovým obloukem

Plazmové řezání se provádí pomocí elektrického stlačeného oblouku. Výsledkem je, že povrch je roztaven poměrně hluboko podél linie řezu. Plyn je ionizován, načež se objeví proud plazmy. Ten odstraňuje roztavený kov z oblasti zpracování.

Lze zdůraznit následující vlastnosti řezání vzduchovou plazmou:

1. Používá se nízkoteplotní plazma s plynovým výbojem. Plazmové řezání se provádí při teplotách v rozmezí 5000 až 20000 °C. Oblouk může být otevřený, uzavřený nebo kombinovaný. Ve většině případů se řezání provádí otevřeným způsobem. Proud prochází mezi wolframovou elektrodou a obrobkem. Plyn se shoduje s obloukovým výbojem podél cesty od katody k anodě. Při řezání plazmou vzniká velké množství tepla, které se přenáší na obrobek.
2. Plazmotvorné plyny zajišťují tvorbu plazmatu v požadovaném množství. Poskytují také ochranu wolframové elektrodě před oxidací během procesu řezání.
3. Proud plazmy se vyznačuje vysokým průtokem a má tvar podlouhlého kužele. Na výstupu plně odpovídá průřezu trysky řezacího hořáku. Při provádění plazmového zpracování je možné ovlivnit měď, litinu, hořčík, titan, hliník a legované oceli.

Plazmové řezání se liší rychlostí práce. Tento parametr do značné míry závisí na chemických a mechanických vlastnostech kovu. Zohledňuje se také zvolený režim řezání.

Plazmové řezání

Plazmové řezání kovů je dnes jednou z nejoblíbenějších metod řezání plechů. V důsledku správně provedené práce lze vyzdvihnout nízké provozní náklady, vysokou produktivitu a vysokou kvalitu řezu. Navíc se jedná o univerzální techniku.

Technika řezání má řadu výhod:

• lze zpracovávat barevné a železné kovy, plechové materiály, složité kovové výrobky;
• řezání jako postup se vyznačuje nízkou cenou;
• řezání rovnoměrného plechu zvýšené tloušťky je povoleno;
• Řezání kovů je rychlejší než řezání plazmou.

Práci lze klasifikovat jako technicky složitou. V místě řezání proud plynu lokálně vyfukuje kovové částice. Elektrický oblouk vytváří plazmu pouze při stálém přívodu plazmového plynu.

Výhody a nevýhody plazmového řezání

Plazmové řezání je volbou ve prospěch bezpečné práce s vysoce přesnými výsledky. Tato technika je vhodná pro řezání jakéhokoli druhu kovu, včetně hliníku nebo nerezové oceli.

Mezi výhody této metody patří:

• Vysoký výkon.
• Všestrannost. Pomocí plazmové řezačky můžete opracovat téměř jakýkoli kov.
• Přesnost. Moderní modely jsou schopny poskytovat maximální přesnost řezání, bez otřepů nebo přehřívání.
• Šetrné k životnímu prostředí. Při technologickém procesu nedochází k uvolňování nebezpečných látek do životního prostředí.
• Bezpečnost. Řezání se provádí bez použití výbušných plynových lahví.

Plazmové řezání má také své nevýhody:

• Tloušťka řezu nepřesahuje 80-100 mm.
• Úroveň odchylky při řezání by neměla překročit 10-50.
• Není možné používat více fréz současně.

Obecně je tento typ řezání účinný pro malou nebo velkosériovou výrobu. Je zajištěna vysoká kvalita práce a konečný výsledek bude optimální pro měkké kovy.

Jaké zařízení se používá

Plazmové řezání obsahuje následující systémové prvky pro přesné provedení práce:

1. Obvod zapalování oblouku. Vytváří oblouk vysoké intenzity pro vysoce kvalitní řezání.
2. Aktuální zdroj. Napětí naprázdno se pohybuje mezi 240 a 400 V. Přesný parametr ovlivňuje konečnou řeznou rychlost. Zohledňuje se také tloušťka materiálu, který lze zpracovat specializovaným zařízením. Hlavní funkcí zdroje proudu je dodat dostatek energie pro udržení plazmového oblouku po ionizaci.
3. Řezačka. Používá se jako držák pro spotřební materiál včetně elektrody a trysky. Tyto prvky jsou chlazeny vodou nebo plynem. Tryska a elektroda nejen stlačují, ale také podporují plazmový paprsek.

Plazma se používá nejen v manuálních, ale i mechanizovaných systémech. Lze jej použít k řezání široké škály materiálů a zajistit tak vysoce kvalitní výsledky.

K provádění vysoce kvalitního plazmového zpracování se používají průmyslová nebo domácí zařízení. Průmyslová zařízení představují stroje s komplexním a multifunkčním ovládáním. Domácí spotřebiče se vyznačují malými rozměry. Pro řezání se používají jednotky pracující ze sítě 220V nebo 380V.

U domácích spotřebičů se jako zdroj plazmového zpracování používá transformátor nebo svařovací generátor (invertor). První z nich se vyznačuje trvanlivostí a spolehlivostí řezání. Měnič se snadno ovládá a má malé rozměry.

Taková zařízení se kupují pro profesionální nebo domácí řezání Jsou vhodné pro řezání deskových materiálů, zpracování kamene, keramiky a válcových výrobků. Lze je použít k vyříznutí složitých geometrických tvarů, včetně vytváření otvorů.

Princip činnosti plazmové řezačky

Tento nástroj na řezání kovů používá jen málo svářečů. Používá se pouze v případech, kdy existují vážné požadavky na objem a rychlost procesu. Zařízení se používá v průmyslu, pro řezání trubek a vytváření velkých kovových konstrukcí.

Plazmová řezačka má řadu výhod a vlastností:

• řezání kovů se provádí vysokou rychlostí, což výrazně snižuje časové náklady;
• můžete řezat silné obrobky, které nejsou vždy řezány ani bruskou;
• pokud správně nastavíte provozní režim, můžete řezat téměř jakýkoli kov;
• minimální příprava, protože nemusíte chránit povrch před nečistotami, rzí a olejovými skvrnami;
• vysoká kvalita a přesnost hotového výsledku;
• Zahřívá se pouze oblast, kde se bude provádět povrchové řezání;
• je možné provést tvarový řez;
• Naprostá bezpečnost řezání je zajištěna díky absenci nutnosti použití plynových lahví.

Zařízení se vyznačuje speciální konstrukcí, protože řezání kovů probíhá pomocí plazmy. Posledně jmenovaný je ionizovaný plyn se zvýšenou propustností elektrického proudu. Čím vyšší je teplota, tím větší bude vodivost. V důsledku toho se síla nárazu zvyšuje.

Podle návrhu je uvnitř frézy vložena elektroda ze vzácných kovů jako je hafnium, berylium nebo zirkonium. Nejčastěji se používá hafnium, protože neuvolňuje toxické látky. Při procesu ohřevu se na povrchu tvoří žáruvzdorné oxidy, které chrání samotnou elektrodu a zajišťují celistvost materiálu.

Při řezání složitých slitin má tryska velký význam. Přes něj vstupuje plazma. Na tomto prvku závisí klíčové parametry zařízení. Síla proudu plazmy závisí na průměru a délce trysky. Zohledňuje se také rychlost ochlazování součásti. Frézy bývají vybaveny tryskou o průměru 3 mm.

Jak pracovat s plazmovou řezačkou?

Před zahájením práce odstraňte z plazmového hořáku cizí částice, prach a kondenzát profouknutím vzduchem. Poté se zapálí elektrický oblouk a jednotka se musí přiblížit k povrchu obrobku, ale v žádném případě se nesmí dotknout.

S řezáním můžete začít, jakmile pilotní oblouk zhasne a z trysky začne proudit proud plazmy. Pokud se nepodaří zapálit oblouk na první pokus, musíte uvolnit zapalovací tlačítko a zopakovat všechny kroky od začátku.

Za optimální vzdálenost mezi povrchem obrobku a plazmovým hořákem se považuje 1,6-3 mm. K udržení této vzdálenosti můžete použít speciální zarážky.

Bezpečnostní opatření

Zdroje nebezpečí při práci s nářadím jsou:

• elektrické napětí;
• ultrafialové napětí;
• vysoká teplota;
• roztavený kov.

Sklo na štítu musí mít stupeň ztmavení minimálně 4 a všechny oblasti těla musí být zakryty silným oděvem.

Srovnávací charakteristiky zařízení pro řezání plazmou

Úspěšný výsledek plazmového řezání – přesnost a kvalita výroby dílů – do značné míry závisí na správné volbě zařízení.

Každé zařízení má svá vlastní omezení tloušťky řezu a čím je větší, tím je takové zařízení obvykle dražší. Výkonnější zařízení je dražší i na elektřinu a vzduch.

Technický park OOO Metalloprom disponuje nejlepším vybavením pro plazmové řezání, takže naši odborníci se úspěšně vypořádají s každým zadáním klienta.

Технические характеристики	Svarog CUT 40B	AURORA PRO AIRFORCE 60 IGBT	BRIMA STŘIH 120
Cena, rub.	28 000	40 000	80 000 – 90 000
Síťové napětí, V	220	380	380
Výkon, kW	3,84	12,3	20
Maximální možná tloušťka řezu, mm	12	20	35
Spotřeba vzduchu l/min	170	220	500
Řezný proud, A	20-40	20-60	20-120
Stupeň krytí, IP	23	21	–
Velikost mm	425x205x355	485x234x425	475x330x370
Hmotnost, kg	12,60	24,5	35

Kvalita ošetření plazmou

Důležitým kritériem pro plazmové zpracování je kvalita výsledného řezu. To je zvláště důležité při řezání trubek různých průměrů. Ukazatele kvality jsou ovlivněny kvalifikací a pracovním rozvrhem specialisty.

Plazmové řezání bude vysoce kvalitní, pokud bude splňovat následující parametry:

1. Tolerance kolmosti. Jedná se o ukazatel odchylek od roviny řezu a od kolmice k povrchu výrobků zpracovávaných plazmovou metodou.
2. Drsnost. Po kvalitním řezání je tento ukazatel na úrovni 1-3 tříd.
3. Tavení horního okraje. Není dovoleno tvořit trhliny v místech, kde dochází k řezání. Horní okraj může být roztavený nebo ostrý.

Technika řezání plazmou umožňuje zpracování plechů velkých šířek. Je také možné řezat plechy v požadovaném úhlu. Na hotovém výrobku nejsou prakticky žádné vady. Jakmile je řezání správně dokončeno, není nutné žádné další mechanické zpracování.

užitečných rad

Před zahájením plazmového zpracování je třeba plně a důkladně prostudovat schéma připojení zařízení, zkontrolovat funkčnost hadic a kabelů. Výsledek práce zcela závisí na typu a konfiguraci trysky. Průměr ovlivňuje nejen správné vytvoření oblouku, ale také rychlost zpracování. Ovlivněn je také objem a šířka řezu.

Pokud zvolíte trysku se správným průměrem pro konkrétní situaci, bude řezání vysoce kvalitní a řez bude čistý, s rovnými hranami. Pro zlepšení řezného výkonu je prodloužena délka trysky.

Aby nedošlo k deformaci kovového obrobku a aby se zabránilo vzhledu měřítka, proud se vypočítá správně. K tomu je aplikován vysoký proud a je provedeno několik řezů. Díky tomu vidíte, zda je vysoký proud vhodný nebo zda je třeba jej snížit.