Процесс плазменной резки определяется несколькими важными параметрами. На процесс плазменной резки оказывают влияние различные факторы, такие как расстояние между листом металла и соплом (факельный зазор), состав плазмообразующего газа, скорость перемещения резака и сила тока дуги. Многие из этих параметров непосредственно связаны с друг другом.
Плазмообразующий газ.
В ручной плазменной резке считается, что обычный воздух является наиболее эффективным плазмообразующим газом. Это неудивительно, ведь он доступен и относительно недорог. Однако воздушная смесь лучше всего подходит для раскроя листов толщиной до 25 мм. При этом её использование может привести к азотированию кромки, то есть насыщению её оксидом азота, входящим в состав воздуха.
В автоматической плазменной резке обычно используется двойной газ. Листы толщиной от 25 до 100 мм раскраивают с помощью водяного тумана (дополнительного газа) и азота (основного). Однако на более тонких листах водяной пар слишком быстро охлаждает рез, не позволяя прогреться соседним участкам металла. Из-за этого на нижней поверхности образуется шлак, а кромка получается слишком грубой.
Чтобы избежать такого дефекта, уменьшают скорость резания или увеличивают силу тока.
Большинство производителей плазменных резаков рекомендуют использовать водород или аргон в качестве основного газа для раскроя листов толщиной более 25 мм, а также двуокись углерода или азот в качестве дополнительного. Применение водородно-азотистой смеси позволяет минимизировать нитрирующий эффект, что особенно важно для обработки цветных металлов.
Углекислый газ, хотя и стоит дороже азота, является незаменимым при необходимости получения чистых кромок и минимизации вредных испарений, которые обычно сопровождают процесс резки металла.
Однако процесс раскроя стальных листов зависит не только от выбора плазмообразующих газов, но и от оптимального давления, под которым они находятся. Этот параметр влияет на срок службы сопла и качество реза, что, в свою очередь, сказывается на качестве готовой продукции.
Например, если давление слишком высокое, то в начале процесса сложно получить качественную кромку. В то же время, при низком давлении охлаждение плазмотрона происходит недостаточно, что может привести к раздвоению дуги и разрушению сопла. В следующей таблице показано, как различные газы влияют на процесс резания металлов:
| Наименование газа | Вид обрабатываемого металла | Достоинства | Недостатки |
| Воздух | Нержавеющая сталь Углеродистые стали | Удобно резать Доступная стоимость Идеальный рез | Нитрирование кромок Окисление поверхности Быстрое выгорание электрода |
| Азот, N2 | Углеродистые стали Алюминий Нержавейка | Большой ресурс электрода Легко режутся оба металла | Нитрирование реза |
| Водород-аргон, Ar-H2 | Алюминий Нержавейка | Качественный рез для листов, толще 12,7 мм | Дороговизна, не применяется для углеродистых сталей |
| Кислород, О2 | Углеродистые стали | Рез чист Нитрирование кромок отсутствует Наибольшая скорость резания | Быстрый износ электрода |
Ток дуги
Этот параметр напрямую влияет на толщину разрезаемого металла и срок службы сопла и электродов. Каждый комплект сопло-электрод имеет своё значение номинального тока.
При резке металла на плазменной установке допустимый ток дуги составляет до 95% от номинального. Увеличивая ток дуги, необходимо одновременно увеличивать размер выходного диаметра сопла.
Факельный зазор
Этот параметр определяет следующие важные характеристики:
- Перпендикулярность кромок, формируемых в процессе обработки.
- Плотность плазменной дуги.
- Её устойчивость.
Чем меньше факельный зазор, тем меньше угол кромки. Оптимальным считается расстояние от сопла до обрабатываемого листа в диапазоне от 1,5 до 10 мм. Этот параметр устанавливается индивидуально для каждого конкретного случая и указан в руководстве по эксплуатации источника плазмы.
Чтобы избежать дефектов на кромках, важно поддерживать постоянный факельный зазор. Уменьшение его величины может привести к преждевременному сгоранию электрода и дорогостоящего сопла. Особенно опасно, когда сопло касается листа, а факельный зазор становится равным нулю.
Чтобы предотвратить разрушение сопла по этой причине, плазменные установки, выпускаемые компанией «VIROPLAZMA», оснащены датчиками контроля высоты. Эти стабилизаторы автоматически поддерживают оптимальный факельный зазор, заданный оператором.
Скорость плазменной резки
Скорость, с которой перемещается резак, является важнейшим фактором, определяющим качество реза. От нее зависит, насколько легко будет удалять шлак, образующийся под листом.
При невысокой скорости может наблюдаться перерасход плазмообразующего газа, а на нижней части листа образуется легко удаляемый «низкорослый» шлак.
Если скорость перемещения сопла слишком высока, линия реза становится волнистой, а на нижней части листа появляется трудноотделимый «высокорослый» шлак.
Идеальной скоростью резания листового металла считается такая, при которой угол отставания между прорезанием верхней и нижней кромок не превышает 5 градусов.
Угол наклона кромок и ширина реза
В соответствии с ГОСТ 14792-80, качество раскроя листового металла определяется четырьмя основными параметрами:
- линейное отклонение;
- неперпендикулярность торцовой поверхности;
- её шероховатость;
- зона термического воздействия.
На точность и качество реза наибольшее влияние оказывают угол наклона кромок и ширина реза. При этом форма кромок и размеры реза зависят от следующих факторов:
- тока и напряжения дуги;
- скорости перемещения плазмотрона;
- расхода плазмообразующего газа.
Ширина реза напрямую зависит от тока дуги и размера выходного отверстия в сопле. При малейшем изменении этих параметров ширина реза также изменяется. Чтобы приблизительно оценить ширину шва, рекомендуется увеличить диаметр выходного отверстия в сопле в 1,5 раза.
Для получения точных размеров вырезаемых заготовок необходимо сдвинуть плазмотрон «в металл» на половину ширины реза.
Если вы решите приобрести станок плазменной резки с ЧПУ, процесс будет происходить в автоматическом режиме. В нашем оборудовании предусмотрены уникальные корректоры, которые называют компенсаторами реза. Они обеспечивают перемещение инструмента по эквидистантной траектории, что позволяет получать детали точных размеров.
В случае, когда рез получается слишком широким, деталь может оказаться меньше ожидаемой из-за нескольких факторов: частичного разрушения электрода, увеличения тока дуги, повышения факельного зазора, снижения скорости резки или уменьшения расхода плазмообразующего газа.
Если же рез получается слишком узким, а заготовка имеет большие размеры, это может быть связано с несколькими причинами: уменьшением факельного зазора, снижением тока дуги, перерасходом плазмообразующего газа и увеличением скорости перемещения резака.
Угол наклона кромок представляет собой угол между перпендикуляром к поверхности листа и обработанной плоскостью. При тангенциальном подводе плазмообразующего газа, углы наклона правой и левой кромок реза могут различаться.
Если газовый поток закручивается по часовой стрелке, то по мере движения плазмотрона угол наклона правой кромки составит от 1 до 3 градусов, а левой — от 3 до 8 градусов. Если угол кромки превышает 5 градусов, необходимо скорректировать параметры резки.