Разрезая огнем

Открытие и принцип действия

В 60-х годах XX века появились плазмотроны, созданные учеными США и СССР и предназначенные для исследования газодинамических параметров, параметров тепло- и массообмена, механизмов разрушения материалов. Подобные устройства стали широко применяться в реализации плазменной обработки металлов: резке, сварке, наплавке, закалке металла. Сущность процесса плазменной резки заключается в локальном интенсивном расплавлении нарезаемого металла в объеме полости реза теплотой, генерируемой сжатой дугой, и удалении жидкого металла из полости высокоскоростным плазменным потоком, вытекающим из канала сопла плазмотрона.

Области применения

В последние годы на рынке стали появляться многофункциональные устройства, которые, в зависимости от типа рабочего тела или способа электрического подключения, способны одинаково хорошо производить полную обработку металла - резку, сварку, пайку, наплавку, закалку изделий. К примеру, подобные аппараты могут успешно осуществлять резку практически любого известного материала, включая высоколегированную и нержавеющую сталь, алюминий, титан, бетон, кирпич, керамику. С помощью копьевой резки им под силу создавать отверстия в металле практически любой толщины. Причем это все делается с локальным разогревом, без образования кратеров, с равномерной обработкой краев металла, не требующей дальнейшей обработки.

Плазмотроны могут заменять такие инструменты, как ножовочное полотно, болгарка, паяльная лампа, газовая горелка, термофен, лазерный резак, сварочный инвертор и др. В настоящее время известен положительный опыт использования подобных устройств в строительно-монтажных, кровельных работах, при монтаже трубопроводов, систем отопления, в энергосистемах, в работах с автомобильной сталью и даже в быту (благодаря низкой стоимости простейших образцов).

Достоинства аппаратов плазменной резки

Сегодня на рынке представлено множество типов аппаратов плазменной резки - как компактных размеров, которые успешно можно применять в быту, так и промышленных размеров - для использования в условиях и объемах производства. Компактные аппараты воздушно-плазменной резки представляют собой источник плазмы и плазмотрон. Для нагнетания воздуха к прибору подключают компрессор. Простейший прибор компактен, габаритные размеры позволяют его перевозить на легковом автомобиле. Питание - от сети 220 В, мощность потребления 4 кВт. Известные образцы российских производителей позволяют резать металл толщиной до 8 мм.

Промышленные аппараты плазменной резки представляют собой станковое оборудование - так называемые центры термического (газоплазменного) раскроя листового металлопроката, в состав которых входят, помимо самого плазмотрона, системы числового программного управления (ЧПУ). Газоплазменного - поскольку установки обычно рассчитаны на резку и плазмой и газом: т.к. экономически эффективно плазмой резать металл толщиной до 80 мм, а свыше 80 мм - газом. К достоинствам подобного оборудования можно отнести высокопродуктивный раскрой листов значительной толщины из черни легированных сталей, алюминия и его сплавов меди, чугуна, титана и др., а также микропроцессорное обеспечение точной регулировки горелку по высоте. Отличительной особенностью плазменной резки, по сравнению с аналогами (газовой, лазерной, вибрационной резкой, электродуговой строжкой, резкой на ножовочных, круглопильных, токарно-отрезных станках и ножницах}, являются: универсальность процесса, т.е. возможность резки на одном и том же оборудовании различных электропроводных материалов; большая скорость резки металлов малых и средних толщин, по сравнению с другими термическими способами резки; отличное качество реза, не требующее дополнительной механической обработки; возможность резки загрязненного, окрашенного, гальванизированного и оцинкованного материала; применение недорогого и недефицитного газа (обычно - сжатого воздуха); значительное уменьшение термических деформаций разрешимого изделия; мобильность при использовании малогабаритных установок с воздушным охлаждением для ручной плазменной резки.

К недостаткам можно отнести некоторые нюансы при работе - нельзя чтобы продукты горения попадали в сопло плазмотрона, т.е. необходимо соблюдать определенный угол реза.

* Температура плазменной дуги - свыше 20 000 °С (для сравнения: температура горения ацетилена в горелке - чуть выше 2000°С).
* Точность заготовок и их предельные отклонения от прямолинейности при плазменном резе должны соответствовать ГОСТ 14792-80.
Например, для класса точности 1 и при толщине листа 5-30 мм предельные отклонения при размерах детали до 500 мм составляют +/-1 мм.