Толщина реза плазменной резки

Содержание

Технологии лазерной и плазменной резки материалов имеют одну область применения и являются конкурирующими технологиями.

В качестве инструмента при лазерной резке очень упрощенно используется сфокусированный лазерный луч. При непрерывном режиме работы лазерный луч нагревает обрабатываемый материал до температуры плавления, полученный расплав удаляется струей газа под высоким давлением. При сублимационной лазерной резке металла материал под воздействием лазерного импульса испаряется в зоне резки.

Плазменная резка заключается в проплавлении разрезаемого металла за счет теплоты, генерируемой сжатой плазменной дугой, и интенсивном удалении расплава плазменной струей. Плазменная дуга получается из обычной в специальном устройстве – плазмотроне – в результате ее сжатия и вдувания в нее плазмообразующего газа.

Лазерная резка, в отличие от плазменной, обеспечивает получение более точных по перпендикулярности кромок и более узких прорезей применительно к характерному для процесса диапазону толщин. Сфокусированное лазерное излучение позволяет нагревать достаточно узкую зону обрабатываемого материала, что уменьшает деформации при резке. При этом получаются качественные и узкие резы со сравнительной небольшой зоной термического воздействия. Дополнительным преимуществом лазерной резки является точность получаемых деталей, особенно при образовании вырезов, небольших фигур сложной конфигурации и четко очерченных углов. Одним из главных достоинств данного вида обработки является её высокая производительность. Лазерная резка особенно эффективна для стали толщиной до 6 мм, так как обеспечивает высокое качество и точность при сравнительно большой скорости резки. При лазерной обработке на тонколистовом материале не остается окалины, что позволяет сразу передавать детали на следующую технологическую операцию. Кромки реза у листов толщиной до 4 мм и меньше остаются гладкими и прямолинейными, а у листов большей толщины кромки имеют некоторые отклонения со скосом примерно 0,5°. Диаметры отверстий, вырезанных лазером, имеют в нижней части несколько больший диаметр, чем в верхней, но остаются круглыми и хорошего качества. Для металла толщиной 20–40 мм лазерная резка применяется значительно реже плазменной, а для металла толщиной свыше 40 мм – практически не используется.

Плазменная резка, по сравнению с лазерной, эффективна при обработке значительно более широкого по толщине диапазона листов при относительно хорошем качестве реза. Данный вид обработки экономически целесообразен для резки алюминия и сплавов на его основе толщиной до 120 мм; меди толщиной до 80 мм; легированных и углеродистых сталей толщиной до 150 мм; чугуна толщиной до 90 мм. На материалах толщиной 0,8 мм и меньше использование плазменной резки находит ограниченное применение. Для плазменной резки характерна некоторая конусность поверхности реза 3° — 10° . При вырезании отверстий, особенно на больших толщинах, наличие конусности уменьшает диаметр нижней кромки отверстия, на детали толщиной 20 мм разница диаметра входного и выходного отверстия может составить 1 мм. Следует учитывать, что плазменная резка металла имеет ограничения по минимальному размеру отверстия. Отверстия хорошего качества получаются при диаметре не меньше толщины разрезаемого плазмой листа. При данном способе реза присутствует кратковременный термический обжиг кромки разрезаемого металла. Все это приводит к ухудшению качества деталей. Чаще всего на этих деталях присутствует небольшая окалина, которая легко удаляется.

Сравнивая два описанных выше способа, можно прийти к выводу, что результаты лазерной и плазменной резки примерно одинаковы при обработке металлов малой толщины. Если говорить об обработке металлов, толщина которых превышает 6 мм, то здесь лидирующие позиции занимает плазменная технология, которая превосходит лазерную и по скорости выполнения операций, и по уровню энергетических затрат. Но следует учитывать, что качество деталей, полученных при лазерной резке на малых толщинах, значительно выше, чем при использовании плазмы, и целесообразным является использование этой технологии при получении изделий сложной формы, для которых особое значение играет высокая точность и максимальное соответствие проекту. Следует отметить, что лазерное излучение, в отличие от плазмы, является широкоуниверсальным инструментом (кроме резки оно применяется также для маркировки, упрочнения, разметки и т.п.). Также сроки службы расходных материалов при лазерной резке несравнимо более длительные, чем при плазменной.

Читать также:  Как проверить интегралку генератора ваз

Немаловажной характеристикой является стоимость установок. Станки плазменной резки дешевле лазерных, но при сравнении стоимости эксплуатации установок следует учитывать ряд одинаковых или аналогичных параметров, существующих при работе этих установок и влияющих на эксплуатационные расходы. Это относится, в первую очередь, к стоимости расходных материалов, а также электроэнергии и вспомогательных газов.

К числу основных газов, используемых при лазерной резке, относятся воздух и кислород (при резке углеродистой стали) или азот (при резке коррозионно-стойкой стали и алюминия). Энергетические расходы включают расходы на электроэнергию, потребляемую самой установкой, электроэнергию для лазера и охлаждающего устройства, а к числу расходуемых компонентов относятся внутренняя и внешняя оптика, линзы, сопла, фильтры. Периодичность замены расходных компонентов, используемых в установке лазерной реки, составляет от нескольких недель до нескольких лет, в зависимости от многих параметров.

При осуществлении плазменной резки в основном используют воздух и кислород. К энергетическим расходам здесь относят расходы на электроэнергию для создания плазмы и для питания самой установки плазменной резки. В числе расходуемых компонентов – сопло, электрод, рассекающее кольцо, крышки, керамическая направляющая и экран. Как вариант можно использовать слаботочные электроды и сопла, что ведет к повышению качества резки, но при этом снижается ее производительность.

Другие параметры, например, количество вырезаемых отверстий на одну деталь, оказывают влияние на часовую стоимость эксплуатации плазменной установки в большей степени, чем на тот же показатель для лазерной, поскольку расходуемые компоненты, например, сопла и электроды рассчитаны на определенное количество стартов или прошивок. Чем больше отверстий требуется прошивать в детали для ее резки, тем выше стоимость часа работы плазменной установки.

Сравнивая качество получаемых деталей и исходя из стоимости затрат на расходные материалы, можно прийти к выводу, что лазерная резка эффективнее плазменной для более тонких листовых материалов, а плазменная — для более толстых. Следует учитывать, что эксплуатационные расходы для обоих типов резки имеют широкий разброс и во многом определяются геометрическими параметрами заготовки, числом отверстий в ней, видом и толщиной разрезаемого материала.

Толщина реза плазменной резкиВ данной статье приводится описание нескольких методов, позволяющих повысить качество плазменной резки. Для достижения наилучшего результата следует опробовать и испытать все эти методы, поскольку зачастую на качество резки влияет множество факторов:

  • Тип станка для плазменной резки (координатный стол, суппорт для резки труб, промышленный робот)
  • Источник плазменной резки (источник тока, резак, расходные материалы)
  • Устройство управления перемещением (ЧПУ, система регулировки высоты резака)
  • Технологические параметры (скорость резки, значения давления газа, расход)
  • Внешние переменные факторы (неоднородность материалов, чистота газов, опыт оператора)

Поэтому для совершенствования процесса резки важно учитывать все эти факторы.

Проблемы качества резки

Угловатость

Положительный угол среза

Из верхней части среза удаляется больше материала, чем из нижней.

Отрицательный угол среза

Из нижней части среза удаляется больше материала, чем из верхней.

Скругление верхней грани

Легкое скругление на верхней грани разрезанной поверхности.

Толщина реза плазменной резкиТолщина реза плазменной резкиТолщина реза плазменной резки

Окалина

Окалина высокой скорости

Полоса небольших капель расплавленного материала, прикипевших к нижней грани шва (присутствуют S-образные линии; такую окалину трудно удалить, требуется шлифовка).

Окалина низкой скорости

Пенообразные или шарообразные скопления расплавленного материала, прикипевшие к нижней грани разреза (могут присутствовать вертикальные линии; такую окалину легко удалить, она отваливается большими кусками).

Верхнее забрызгивание

Небольшие следы брызг расплавленного материала на верхних краях разреза (обычно забрызгивание носит незначительный характер и происходит чаще всего при воздушно-плазменной резке).

Толщина реза плазменной резкиТолщина реза плазменной резкиТолщина реза плазменной резки

Шероховатость

В зависимости от типа обрабатываемого резкой металла возможно появление шероховатости. Термин «шероховатость» относится к фактуре разрезанной поверхности (поверхность среза не гладкая).

Цвет возникает в результате химической реакции между металлом и плазмообразующим газом, используемым для резки. Изменение цвета — типичное явление (особенно сильно цвет меняется для нержавеющей стали).

Толщина реза плазменной резки

Алюминий

Верх. Воздух/воздух

• Оптимально для тонкого материала с толщиной менее 3 мм

Низ. H35/N2

• Отличное качество кромки

• Пригодная для сварки кромка

Низкоуглеродистая сталь

Верх. Воздух/воздух

• Увеличенная поверхностная твердость

• Великолепное качество кромки

• Пригодная для сварки кромка

Толщина реза плазменной резкиТолщина реза плазменной резки

Основные действия по повышению качества резки

Действие 1

Проверка направления плазменной дуги

Наиболее прямые углы среза при резке всегда находятся справа по направлению движения резака.

  • Проверьте направление резки.
  • При необходимости измените направление резки.
Читать также:  Прозвонка транзистора мультиметром на плате

Плазменная дуга при использовании стандартных расходных материалов вращается по часовой стрелке.

  • Резак движется по часовой стрелке.
  • Хорошая сторона среза находится справа от резака при его движении вперед.

Толщина реза плазменной резки

Внутренняя функция (отверстие)

  • Резак движется против часовой стрелки.
  • Хорошая сторона среза находится справа от резака при его движении вперед.

Лист с внутренним отверстием

Толщина реза плазменной резки

Действие 2

Проверка выбора процесса в соответствии с материалом и толщиной

См. технологические карты резки в разделе «Эксплуатация» инструкции по эксплуатации Hypertherm.

Толщина реза плазменной резки

Обязательно соблюдайте технические характеристики, приведенные в технологических картах резки.

  • Выберите подходящий процесс с учетом перечисленных ниже факторов.
  • Тип материала
  • Толщина материала
  • Требуемое качество среза
  • Требования к производительности
  • Выберите нужный плазмообразующий и защитный газ.
  • Выберите нужные значения следующих параметров.
    • Значения давления газа (или расходы)
    • Расстояние между резаком и изделием и дуговое напряжение
    • Скорость резки
    • Убедитесь, что используются соответствующие расходные материалы (для этого нужно проверить коды материалов).
    • Толщина реза плазменной резки

      Примечание. Обычно при процессах с малым током удается достичь меньшей угловатости и более качественной поверхности, однако при этом ниже скорость резки и больше окалины.

      Действие 3

      Проверка износа расходных материалов

      • Проверьте износ расходных материалов.
      • Замените изношенные расходные материалы.
      • Электрод и сопло нужно заменять одновременно.
      • Не наносите на уплотнительные кольца излишнее количество смазки.

      Примечание. Для достижения наилучших показателей резки используйте подлинные расходные материалы Hypertherm.

      Действие 4

      Проверка перпендикулярности резака заготовке

      • Выровняйте заготовку.
      • Расположите резак перпендикулярно заготовке (относительно и передней, и боковой сторон резака).

      Толщина реза плазменной резки

      Примечание. Проверьте материал на наличие неровностей и искривлений. В сложных случаях перпендикулярности добиться невозможно.

      Действие 5

      Проверка корректности расстояния между резаком и изделием

      • Отрегулируйте расстояние между резаком и изделием.
      • При использовании управления дуговым напряжением отрегулируйте напряжение.

      Примечание. По мере износа расходных деталей нужно регулировать дуговое напряжение для поддержания нужного расстояния между резаком и изделием.

      Расстояние между резаком и изделием может влиять на угловатость среза

      Толщина реза плазменной резки

      Отрицательный угол среза. Резак расположен слишком низко. Увеличьте расстояние между резаком и изделием.

      Положительный угол среза. Резак расположен слишком высоко. Уменьшите расстояние между резаком и изделием.

      Примечание. Небольшое расхождение угла среза является нормальным, если оно находится в пределах допуска.

      Действие 6

      Проверка используемой скорости резки

      Отрегулируйте скорость резки, как необходимо. Примечание. Скорость резки может влиять на объем окалины.

      Окалина высокой скорости. Слишком высокая скорость резки (дуга отстает); нужно уменьшить скорость.

      Окалина низкой скорости. Слишком низкая скорость резки (дуга уходит вперед); нужно увеличить скорость.

      Верхнее забрызгивание. Слишком высокая скорость резки, ее нужно уменьшить.

      Примечание. Помимо скорости, на уровень образования окалины влияет состав материала и качество его поверхности. По мере нагревания заготовки в ходе последующих операций резки может образовываться большее количество окалины.

      Действие 7

      Проверка наличия проблем с системой подвода газа

      • Найдите и устраните все утечки или сужения.
      • Используйте регуляторы и газопроводы нужного сечения.
      • Используйте чистый высококачественный газ.
      • Если требуется ручная очистка, например при использовании MAX200, убедитесь, что цикл очистки завершен.
      • Обратитесь к поставщику газа.

      Действие 8

      Проверка наличия вибрации резака

      • Убедитесь, что резак надежно зафиксирован в портале стола.
      • Обратитесь к изготовителю комплектного оборудования. Возможно, необходимо техническое обслуживание стола.

      Действие 9

      Проверка необходимости настройки стола

      • Убедитесь, что стол обеспечивает выполнение резки на заданной скорости.
      • Обратитесь к изготовителю комплектного оборудования. Возможно, необходимо выполнить настройку скорости стола.

      Установки плазменной резки серии CyberCut, благодаря своей конструкции и оптимально настроенному программному обеспечению, обеспечивают очень высокое качество плазменной резки. Рекомендуем вам ознакомиться с моделями станков плазменной резки, предлагаемыми компанией CyberSTEP.

      Толщина реза плазменной резки

      Применяются на предприятиях металлообрабатывающей, пищевой, автомобильной, судостроительной, строительной и энергетической промышленностях, в составе машин термической резки (МТР) с ЧПУ. Резать можно как листовой металл, так и трубы. В данной статье, хочется затронуть основные плюсы и минусы данных технологий резки металла. Начнем с плазмы.

      Плазменная резка

      Осуществляется плазменной дугой, с температурой до 30 000 градусов Цельсия. Сама физика данного процесса не позволяет резать металл без скоса (без конуса) даже в самых дорогостоящих источниках плазмы ( Hypertherm , Termal Dynamics и Kjellberg) с применением так называемой «узко-дуговой резки» не удастся достичь конусности менее 2-4˚.

      Читать также:  Магнит на стену для инструментов

      Зато станок плазменной резки с ЧПУ (в простонародье «плазмарез», «плазморезка», «резак», «плазма», «портальная плазменная резка») может резать недостижимые для лазера толщины металлов — до 160 мм для углеродистых («черных») сталей. Фактически плазменная установка позволяет резать любой токопроводящий металл (все виды сталей, чугун, медь, алюминий, латунь и т.д.).

      Есть некоторые ограничения по резке отверстий, например, минимальный диаметр отверстия должен быть больше или равен полутора — двум толщинам метала.

      Толщина реза плазменной резки

      То есть, если у нас стальной лист толщиной 12 мм, то минимальный диаметр отверстия (с сохранением круглой формы) будет равен 18-24 мм. Конечно здесь есть приятные исключения в виде запатентованной технологии True Hole от компании Hypertherm, позволяющей вырезать отверстия диаметром, равном толщине листа, причем отменного качества с конусностью не более 2˚. Технология применима на толщинах до 25 мм при использовании системы HyPerfomance Plasma HPRXD и XPR с автоматической системой управления газом.

      Толщина реза плазменной резки

      Машины термической резки , оснащенные источником плазменной резки , дешевле станков лазерной резки металла , себестоимость реза – дешевле, обслуживание дешевле (часто необходимо только электричество, сжатый воздух и «расходники»).

      Из минусов хочется отметить худшее качество реза, конусность реза, более высокое потребление электроэнергии, большее потребление расходных материалов («расходки») и сложность при резке тонких металлов (менее 1 мм), вызванную более толстой дугой (ширина реза 0,8-1,5 мм). А также в несколько раз меньшую скорость реза тонких металлов, в сравнении с лазером.

      Прожиг на не качественной плазме толщина лист 0,9 мм
      Толщина реза плазменной резки
      Качественная плазма, лист толщиной 0,9 мм
      Толщина реза плазменной резки
      Прямолинейная резка лист толщиной 0,7 мм. Плазма.
      Толщина реза плазменной резки
      Толщина реза плазменной резки

      Лазерная резка

      Осуществляется лазерным лучом, который в разы тоньше плазменной дуги (0,2-0,3 мм), поэтому качество реза заметно выше, чем при плазменной резке, так как уменьшается термическое воздействие на кромку разрезаемого материала.

      Толщина реза плазменной резки

      Установка лазерной резки отличается высокими скоростями резки, что является более рентабельным решением в сравнении с плазмой. Например, оптоволоконный иттербиевый лазер IPG Photonics мощностью 4 кВт( Lasercut Professiona M2 способен резать углеродистую сталь толщиной 2 мм со скоростью до 12 100 мм в минуту, в то время как источник плазмы Hypertherm HPR 130XD режет данный лист со скоростью не более 1 490 мм в минуту (30 А, кислород/кислород). Резкое падение скорости реза у лазера наблюдается на толщинах более 3-6 мм, а максимальная толщина ограничена 24 мм для углеродистой стали (для оптоволоконного лазера IPG Photonics, мощностью 4 кВт). Кромки реза у листов до 14 мм – остаются ровными и гладкими, без образования окалины.

      Толщина реза плазменной резки

      Минимальный диаметр вырезаемого отверстия равен 0,3 толщины металла, края – ровные и с минимальным скосом (не более 1° при толщинах более 10-12 мм). Это позволяет вырезать отверстия диаметром 4 мм в 12 мм листе. Точность станка лазерной резки металла заметно выше станка плазменной резки и составляет, как правило, +/- 0,05 мм.

      Пример реза стали толщиной 12мм. Слева – «узкодуговым» источником плазмы 130Ампер. Справа — лазером мощностью 1КВт. Пример реза стали толщиной 25 мм, оптоволоконным лазером мощностью 4 кВт.

      Толщина реза плазменной резки

      Толщина реза плазменной резки

      Толщина реза плазменной резки

      Один из важных моментов, на который стоит обратить внимание при выборе станка лазерной или плазменной резки – стоимость и стойкость расходных материалов. Наиболее часто заменяемая часть на лазере – сопло стоит от 140 до 750 руб. за 1 шт. и служит оно до 1,5 месяцев, в то время как на плазменную резку меняется сопло и электрод (катод), общей стоимостью от 250 до 4500 руб. (в зависимости от модели плазматрона), которых хватает примерно на 0,5-1 смену работы станка плазменной резки.

      Резюмируя данную статью, давайте подведем итоги:

      Лазерную резку целесообразнее применять, если нужны очень высокие скорости резки, высокое качество обработки металла, высокая точность, хорошая повторяемость при резке сложных изделий, высокое качество резки углов (особенно внутренних), низкая стоимость расходных материалов, но обслуживание установки лазерной резки должно осуществляться только высококвалифицированными специалистами.

      В то время как плазменная резка славится большими толщинами разрезаемых металлов, неприхотливостью, большей гибкостью в широком диапазоне толщин и типов материалов, меньшей стоимостью установки. В настоящее время приобретать оборудование в лизинг становится выгоднее, в том числе из-за экономии по НДС.

      Оставить комментарий

      Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *