Про плазморізи

Трошки про плазморізи, як вони працюють і як ними користуватися. Все це у наступній статті про плазморізи.

У порожнині різу, що утворюється під впливом плазмової дуги, мають місце складні теплові, газодинамічні, електромагнітні та хімічні процеси, зазвичай взаємодіючі між собою. Потік теплової енергії та плазмоутворюючого газу, що минає через сопловий отвір плазмотрона в порожнину різу, створює поле градієнтів температур в металі, викликає інтенсивний нагрів і розплавлення металу, а потім видалення розплавленого шару з порожнини різу. Проникаюча в порожнину різу дуга також є джерелом теплової енергії, що виділяється як в розрядному стовпі, так і в опорній плямі дуги, дотичної з металом. Одночасно дуга створює електромагнітне поле в порожнині різу. Потік плазмоутворюючого газу, впливаючи на розплав , викликає перенос маси металу. Останній , в свою чергу, взаємодіючи з поверхнею НЕ розплавленого металу, збільшує теплопередачу в ньому.

Теплопровідність металу зумовлює не тільки корисний нагрів його поверхневого шару , але і втрати тепла в глибину. Наявність в плазмоутворюючим газі кисню призводить до виникнення хімічних реакцій окислення металу.

Розглянуті процеси перенесення тепла і маси, механічного переміщення розплаву металу, зміни стану речовини та ін. відбуваються по всьому об'єму поблизу фронтальної стінки порожнини різу. Ці процеси, накладаючись один на одного, викликають утворення поля градієнтів температур, поля механічних сил, електромагнітного поля і поля градієнтів концентрації речовини, які, в загальному випадку, не є стаціонарними. І тільки в сталому процесі плазмового різання їх можна прийняти квазістаціонарними.

де:

1 - розрізається метал,
2 - ріжуча дуга,
3 - плазмотрон

Можна відзначити три характерні зони по висоті порожнини різу.

Перша зона I - зона поглиблення дуги. Вона простягається від верхньої площини розрізу металу до початку зони відвідування опорної плями дуги. Нагрів і розплавлення металу в цій зоні здійснюється від стовпа дугового розряду за рахунок конвективного і променистого нагріву.

Друга зона II - це зона відвідування фронтальної поверхні різу опорною плямою дуги. Тут визначальним є тепловий потік в метал від опорної плями дуги.

Третя зона III - характеризується , головним чином, теплообміном між плазмовим струменем і поверхнею металу. Ця зона простягається вниз від кінця зони відвідування опорної плями дуги до нижньої поверхні металу, що розрізається. Слід підкреслити, що довжина зон не є постійною, а змінюється в широких межах при зміні вхідних параметрів.

Зміна вхідних параметрів: електричної потужності, витрати плазмоутворюючого повітря, швидкості переміщення плазмотрона, товщини металу та ін. - викликає виникнення перехідного процесу. Його тривалість обумовлюється величиною і характером збурень, а також геометричними параметрами порожнини різу і властивостями металу, що розрізається. Важливо, щоб після завершення перехідного процесу режим різання металу досяг свого стаціонарного стану.

Стационарність режиму забезпечується узгодженістю між швидкістю переміщення плазмотрона і швидкістю утворення порожнини різу. При малій швидкості переміщення плазмотрона збільшується ширина порожнини різу, знижується якість поверхні, що утворюється, і погіршується стійкість горіння дуги. Якщо швидкість переміщення плазмотрона перевищує швидкість утворення порожнини різу на повну глибину, то виникає непрорізання металу і брак продукції.

Ефективність процесу розділового різання металу, що характеризується, перш за все, продуктивністю і якістю, знаходиться в складній залежності від режимних і конструктивних параметрів: потужності ріжучої дуги, витрати плазмоутворюючого повітря, діаметру і довжини каналу сопла, через який плазмова дуга переходить на метал, що розрізається, швидкості переміщення плазмотрона відносно металу, відстані від зрізу сопла до поверхні металу, що розрізається, та інших параметрів. Причому вплив вхідних параметрів на процеси в порожнині різу носять складний характер.

У загальному вигляді , вся сукупність процесів в порожнині різу обумовлюється перетворенням в ній потоків речовини і енергії. Оскільки в порожнини різа, що утворюється, не акумулюється ні енергія, ні речовина, то схема введення і відведення їх потоків може бути представлена див. рис. 2.2. У порожнину різу вводяться потоки енергії та плазмоутворюючого газу.

Причому останній проходить через порожнину різу , не змінюючи своєї маси. Під дією потоків енергії і плазмоутворюючого газу з порожнини різу видаляється розплавлений метал . Вхідний в порожнину різу потік енергії частково витрачається на корисну роботу розплавлення металу , а частково йде з порожнини різу з відпрацьованими газами, а також губиться в глибині металу, що розрізається.

Геометричні параметри плазмової ріжучої дуги, величина і геометрія теплового потоку, що надходить від неї в метал, визначають не тільки швидкість утворення розділового різу, але і його форму, насамперед, глибину прорізання і ширину різу. Ці параметри впливають також на витрати енергії, що витрачається на виплавлення металу з порожнини різу і на утворення розділової поверхні різу.

Вивчення таких складних і багатофакторних закономірностей протікання процесів в порожнині різу, що утворюється, дозволяє в кінцевому підсумку оптимізувати процес утворення порожнини різу.

Плазмова різка металу

Повітряно - плазмова різка металу - це найбільш ефективний і економічний спосіб заготівельного розкрою металу до 50 мм. Ця технологія дозволяє відмовитися від дорогих і вибухонебезпечних газових балонів (тільки повітря і електрика) і, при цьому, якісно і швидко різати будь-який струмопровідний метал , в тому числі алюміній, мідь, нержавіючу сталь, титан і т.д.

Повітряно - плазмова різка є ефективним способом різання низьколегованих і легованих сталей, кольорових металів і сплавів. Плазмова різка за швидкістю перевершує газокисневе різання при роботі з металами товщиною до 30 мм. Апарати для плазмового різання є високошвидкісними машинами з програмним керуванням. Широке застосування знайшла також розділова напівавтоматична ( ручна ) плазмова різка. В даний час існують установки для плазмового різання, розраховані на струми від 50 до 400 А, що забезпечують високоякісне різання в діапазоні товщин металу, що розрізається, від 2 до 100 мм.

Переваги повітряно - плазмового різання.

Якісне різання металу - це повітряно - плазмова різка .

Нині застосування такої технології, як повітряно - плазмова різка металу у виробництві металоконструкцій (особливо будівельних і машинобудуванні ), представляється найбільш перспективним. Повітряно - плазмова різка - високоефективний процес, який використовується в різних галузях промисловості для різання чорних і легованих металів. Такого типу різання металів має високу продуктивність, точність і якість різу.

Повітряно - плазмова різка полягає в локальному розплавленні металу в зоні різу і видуванні його потоком обтиснутої повітрям електричної дуги, температура якої досягає 15 000-2000 0С. Повітряно - плазмова різка забезпечує високу концентрацію в зоні різу, що гарантує малу ширину різу (при ширині заготівки 20 мм ширина різу - не більше 2,5 мм). Крім того, повітряно - плазмова різка дозволяє досягати гарної якості окрайок (без напливів і грата) і відсутність деформації (навіть на листових заготівках малої товщини) . Завдяки цьому стає можливим застосовувати схеми економічного розкрою, виконувати зварювання конструкцій без механічної обробки.

Сьогодні плазмова різка стала одним з найбільш конкурентоспроможних методів обробки листового матеріалу завдяки продуктивності, точності, легкості перестроювання під конкретну конфігурацію деталі, можливості використання в тих областях, у яких традиційні підходи призводять до значних труднощів.

Плазмова технологія забезпечує оптимальне співвідношення якості, продуктивності й експлуатаційних витрат.

Плазмова різка дає можливість швидко і якісно різати метал товщиною до 50 мм. Варто відзначити і універсальність методу, оскільки він дає можливість різання на одному і тому ж обладнанні металів різного виду.