Не все металлы хорошо подвергаются газокислородной резке. Некоторые цветные (медь, алюминий) и нержавейка являются теми самыми элементами, которые не режутся традиционным способом. Для успешного разделения понадобится плазморез. Его можно использовать и для резки классических черных металлов, так как он оставляет меньше шлаковых остатков, а толщина реза значительно экономит режущий материал. О том, что это за инструмент и как он работает, вы узнаете в этой статье.

Устройство и принцип работы

Фото: плазморез

Стандартный плазморез состоит из четырёх элементов:

• источник питания;
• рабочая часть (горелка);
• кабель;
• компрессоры/баллоны со сжатым воздухом.

В качестве устройства подачи энергии выступает инвертор, преобразующий постоянный электрический ток в переменный, с возможностью изменения поступаемого напряжения. В этом случае инвертор подаёт постоянный ток, несколько раз преобразованный внутри механизма. Прибор может работать от бытовой розетки, однако с повышением мощностей понадобится уже промышленная электрическая система, 220 вольт будет недостаточно. Для мощных моделей минимумом будет 380 вольт. Пропуская через себя напряжение, плазморез на выходе выдает до 400 V, сила тока при этом находится в интервале от 25 до 125 А. Рабочая часть в простонародье называется горелкой, а её профессиональное название – плазмотрон. Конструкция состоит из сопла и кнопки для подачи энергии. В зависимости от модели горелка может использоваться как вручную, так и автоматически на основе рельсового кронштейна.

Фото: комплектующие плазмореза

Возбуждая электрическую дугу, плазморез подаёт на неё воздух из компрессоров или баллонов, который под высокой температурой превращается в плазму, с помощью которой и режется материал. Плазмотрон способен разрезать любой металлический материал и даже хрупкую керамику. Температура в рабочей части достигает 20000 градусов – в 6 раз больше, чем при газо-кислородной резке.

Скорость резания при таком способе достигает 1500 м/с. Такая космическая скорость благоприятно влияет на качество реза, размер кромки и количество осадочного шлака на поверхности обработки.

Фото: плазменная резка

Плазмотрон имеет простой принцип работы:

1. Инвертор подаёт напряжение на положительный и отрицательный электрод, находящиеся в сопле плазмотрона. Между катодом и анодом образуется электрическая дуга, на которую подаётся воздух из баллона (кислород предварительно очищается и сушится в фильтре-осушителе). Контактируя с электродугой, воздух ионизируется и превращается в плазму.
2. Рабочий подносит плазмотрон к материалу, который нужно разрезать. Предварительно на металл прикрепляется кабель массы, передающий материалу положительный заряд, из-за чего дуга при контакте замыкается на нём. Происходит резание, сварщик ведёт дугу по намеченному контуру и разрезает материал. Линейные параметры плазмы можно регулировать с помощью увеличения или уменьшения подачи силы тока или диаметрами рабочих сопел.
3. Как только резка заканчивается, рабочий убирает плазмотрон, пропадает контакт с поверхностью и режущая дуга исчезает, остаётся только дежурная. Как только сварщик отпускает кнопку запуска, плазма гасится, после чего некоторое время после выключения выпускается воздух для охлаждения сопла.

Область применения, достоинства и недостатки плазменной резки

Фото: плазменная резка

Плазморезы широко используются на больших производствах и в маленьких мастерских, где требуется резка материалов. В основном аппарат требуется для кроя листового металла толщиной до 10 сантиметров, причём, чем мощнее аппарат, тем большую толщину плазморез может прорезать. Благодаря точности реза реально вырезать сложные декоративные узоры. Из прочего функционала можно выделить прожигание точных отверстий и удаление остаточной кромки после реза. Обработанные заготовки отправляются на дальнейшую обработку или сразу же используются в качестве стройматериалов. Мощности плазморезов позволяют расширить зону использования по сравнению с кислородными резаками.

К преимуществам метода плазменной резки относятся:

• скорость резания – огромная температура в 20 тысяч градусов позволяет очень быстро раскраивать заготовки различной толщины, таких скоростей не может себе позволить ни один аппарат, работающий на кислородом пламени. К примеру, лист толщиной 25 миллиметром получится резать со скоростью 1000 мм/мин;
• быстрое прожигание материала – возникают ситуации, когда рез нужно начинать не с края, а с центра материала. В таком случае плазменный резак справится в несколько раз быстрее газопламенного;
• точечное воздействие – материал, находящийся близко к месту резу, почти не нагревается. Плазма точечно воздействует на металлическое основание, нагревая только участок под собой. Это говорит о снижении количества деформация материала, а также безопасность сварщика во время работы. Появляется возможность держаться за крупные заготовки без обжигания рук;
• высококачественный рез – после плазмореза почти не остаётся кромки, а рельеф выгляди так, будто бы заготовка и не отрезалась вовсе. Плюсом является то, что возможна резка сразу нескольких заготовок – после операции заготовки не слипнутся друг с другом, несмотря на высокую температуру обработки;
• безопасность для рабочего – единственным применяемым газом является компрессионный воздух, никаких горючих смесей не применяется, что исключает возможность взрыва аппарата, в отличие от кислородного резака, где есть такое понятие как обратный удар;
• лёгок в использовании – для работы нужно всего лишь нажать одну кнопку. Никаких регулировок, настроек и прочего не требуется. Всё это позволяет освоить плазменную резку за несколько часов;
• поместив плазморез на рельсовый кронштейн, получится сделать автоматический режим, управляемый с помощью числового программного управления. Один человек задаёт необходимые параметры, после чего инструменты автоматически производят обработку. Это значительно ускоряет работу, ведь за несколькими головками следит всего лишь один человек;
• почти не требуется подготовка перед работой – аппарат не очищается от грязи или ржавчины. Расплавленный металл не разбрызгивается и воздух не лопается. Кратко говоря, достаточно просто включить аппарат и можно начинать работать.

Теперь поговорим о недостатках:

• лучший рез производится только перпендикулярно поверхности обработки. Горелку нужно держать строго под 90 градусов над поверхностью. Резать фаски могут только дорогие модели;
• плазмотрон не подходит для нагрева металлических листов для последующего сгиба или ковки;
• максимальная толщина реза – 100 миллиметров, газопламенный резак способен резать до 300 мм;
• плазменный резак всегда дороже газопламенного, ко всему прочему нужно будет докупить компрессор. Инертные газы тоже стоят дороже, чем пропан или кислород;
• без генератора не работает в полевых условиях. Мало того, подойдут не все генераторы, так как нужно покрывать потребности в энергии плазмореза и компрессора. Проще говоря, плазменный резак подойдёт только для работы в промышленных условиях.

Виды плазменных резаков

Изучив принцип работы плазмореза, изучим его классификацию в зависимости от разных параметров.

По типу резки

По этому критерию все плазменное оборудование делится на два типа: ручные и автоматические.

Ручные резаки

Аппараты с ручным управлением подходят для работы с материалами небольших сечений (до 10 миллиметров). Используется в небольших мастерских и гаражных помещениях, где могут изготавливаться двери, мангалы, калитки и прочие конструкции, включающие в себя только тонколистные материалы. Ручная аппаратура чуть дороже прорежет материал толщиной до 30 мм. Такие плазморезы уже подойдут для производства, где им будут вырезать заготовки для последующей обработки. Они небольшие, портативные и удобные в применении.

Автоматические резаки

Те самые кронштейные аппараты, катающиеся по рельсовым креплениям, управляемые ЧПУ. Обычно оборудуются дополнительным режущими головками, благодаря чему можно проводить сразу несколько резов. Они стационарны и проблематичны в транспортировке, а также требуют большого пространства для комфортной работы с ним.

По типу используемого газа

Плазменные резаки используют различные газы во время работы, из-за чего они имеют различия.

На сжатом кислороде

Любительский вариант, аппараты на воздухе дешевле и более просты в управлении. Они дёшевы в обслуживании, однако и мощности у них небольшие.

На инертных газах

Это профессиональная аппаратура, применяемые в производстве на промышленном оборудовании. Они сложны в настройке, но и возможностей у таких аппаратов больше, чем у оборудования на воздухе. Такие плазморезы нужны только для промышленности, покупать для себя такие аппараты бессмысленно, они довольно сложны, требуют руки профессионала, да и вы не будете использовать и половины от их мощности.

По типу поджига дуги

Электрическая дуга между катодом и анодом может зажигаться разными способами:

• контактный способ применяется в бытовых приборах. Для поджигания дуги нужно коснуться соплом плазмотрона металла, к которому прикреплён кабель массы. Простота конструкции увеличивает срок эксплуатации, но сопло быстрее покрывается окалинами;
• пневматический способ создаёт дугу сразу при подаче газа. Удобно, если инструмент нужно постоянно переносить с места на место и наносить небольшие резы. Сопло живёт дольше и повышается производительность плазмореза;
• высокочастотный способ считается самым удобным, используется осциллятор. Электрическая дуга зажигается за счёт высокочастотного импульса, возникающего между положительным и отрицательным электродом. Дежурная дуга, касаясь поверхности, превращается сразу в рабочую. Удобно в том случае, если требуется точечный рез без электрических ожогов на заготовке.

По типу охлаждения

Охлаждение прибора тоже бывает разным.

Воздушное

Часто встречается в любительских моделях для бытовых нужд. Жар с горелки выветривается самостоятельно, отдавая тепло воздуху вокруг. Внутри же инструмент остужается потоком воздуха или инертного газа. Сам корпус оснащён вентилятором для охлаждения трансформатора и выпрямляющего блока. Если вы не хотите расплавления сопла, с таким охлаждением придётся делать перерывы в работе.

Гидроохлаждение

Промышленный вариант охлаждения. По каналам внутри плазмореза растекается дистиллированная вода с этиловым спиртом, эффективно охлаждающие оборудование. Такой инструмент способен работать сутками без перерывов.

Как выбрать плазменный резак

Прежде чем выбрать себе в пользование оборудование нужно определиться с некоторыми параметрами.

Толщина материала, подвергаемого резке

Ответ на этот вопрос напрямую влияет на количество Ампер, выделяемых инвертором. Для чернометаллических листов на каждый миллиметр толщины нужно 4А силы тока. Для цветных этот параметр составляет полтора Ампера на миллиметр материала.

Фото: плазменная резка

Также у резаков есть понятия чистого и максимального реза. Чистый рез представляет собой максимальную комфортную толщину, после которой не требуется очищающая обработка. Максимальный рез показывает толщину, которую горелка способна прорезать, но с огрехами. Берите оборудование с запасом по мощности, чтобы инструмент не начал быстро расходовать свой ресурс, работая на полную.

Продолжительность работы

Для гаражей подойдут аппараты с параметром в 40% продолжительности работы от общего времени. Там используется воздушное охлаждение и небольшие мощности. Для промышленного варианта понадобится уже от 60 до 80% параметра, но там и охлаждение сильнее. Некоторые модели способны работать без перерывов две и более смен, но они стоят довольно дорого.

Мощность компрессора

Компрессор должен быть примерно на треть мощнее инвертора, чтобы подача газа была стабильной и непрерывающейся. Мало того, в компрессоре должен присутствовать фильтр-осушитель и маслоотделитель, чтобы примеси в газах не тушили плазму.

Длина кабеля

Чем больше габариты материалов, с которыми вам придётся работать, тем длиннее кабель потребуется. Впрочем, если листы металла небольшие и умещаются на верстак, то длиной кабеля можно пренебречь и взять самый короткий.

Отталкиваясь от этих переменных, получится приобрести плазморез по своим нуждам, используя всю его мощность и не переплачивая за ненужные функции (если нужен бытовой резак).