Принцип роботи плазморізу

Обробка металу за допомогою високотемпературного струменя іонізованого газу давно перестала бути екзотикою і перетворилася на звичний спосіб розкрою листів, труб та профілів. Принцип роботи плазморізу ґрунтується на здатності газу переходити у плазмовий стан під впливом електричної дуги, а сама технологія цінується за швидкість, чистоту різу та можливість працювати з металами, які погано піддаються традиційному газовому чи механічному розкрою. У цій статті розглянемо, з яких вузлів складається обладнання, що відбувається під час різання, які різновиди апаратів існують і які метали піддаються такій обробці. Матеріал буде корисним тим, хто підбирає обладнання для майстерні, цеху чи домашньої роботи і хоче розуміти, на що орієнтуватися при виборі конкретної моделі.

Що таке плазморіз

Плазморіз — це обладнання, яке формує тонкий струмінь плазми і використовує його для розплавлення та видалення металу вздовж лінії різу. Плазмове різання застосовують там, де потрібна висока точність і мінімальна зона термічного впливу: у машинобудуванні, суднобудуванні, виробництві металоконструкцій, ремонтних майстернях і навіть у побутових умовах для дрібних робіт.

Технологія базується на властивості газу під дією потужного електричного розряду переходити в іонізований стан і проводити струм. У такому стані речовина набуває температури, достатньої для миттєвого плавлення практично будь-якого металу.

Класичний апарат складається з кількох ключових вузлів:

• джерело живлення, яке подає струм необхідної сили;
• плазмотрон (різак) із електродом і соплом усередині;
• система подачі повітря або іншого робочого газу;
• кабелі та шланги, що з’єднують компоненти в єдиний контур.

Завдяки такій конструкції обладнання застосовують не лише у промисловості, а й для художнього різання металу, монтажних робіт та демонтажу конструкцій.

Як працює плазморіз

Щоб зрозуміти, як працює плазморіз, варто простежити послідовність процесів від моменту натискання кнопки пуску до завершення різу.

Після подачі команди апарат спочатку створює допоміжний розряд усередині різака — так звану пілотну дугу між електродом і соплом. Вона потрібна для того, щоб іонізувати повітря ще до контакту з металом і підготувати основний контур до запалювання дуги.

Коли різак підноситься до заготовки, дуга переходить на її поверхню, замикаючи електричне коло через кабель маси, приєднаний до деталі. Цей перехід відбувається майже миттєво і супроводжується характерним звуком, який свідчить про стабільне горіння дуги. У цей момент газ, який проходить крізь звужений вихідний канал, стискається і розганяється до великої швидкості, а під впливом дуги розпадається на іони та вільні електрони. Ключову роль у цьому процесі відіграє електрод — провідний елемент, що підтримує горіння дуги всередині різака. Так формується власне плазма — електропровідна речовина з температурою від 15 000 до 30 000 °C, залежно від потужності апарата та складу робочого газу.

Саме така температура дозволяє миттєво розплавити метал незалежно від його твердості чи товщини. Чим товща заготовка, тим більшу силу струму встановлюють на апараті: для листів до 5 мм зазвичай достатньо 30–40 А, тоді як розкрій металу товщиною понад 20 мм вимагає 100 А і більше. Розплавлену ділянку одразу видуває потужний потік газу, що виходить із сопла під тиском, тому в зоні різу не залишається напливів чи задирок, а сама лінія виходить рівною і вузькою.

Робочим газом найчастіше слугує звичайне повітря, яке подає повітряний компресор, рідше — азот, кисень або їхні суміші, залежно від типу металу та вимог до якості кромки.

Саме така температура дозволяє миттєво розплавити метал незалежно від його твердості чи товщини. Розплавлену ділянку одразу видуває потужний потік газу, що виходить із сопла під тиском, тому в зоні різу не залишається напливів чи задирок, а сама лінія виходить рівною і вузькою.

Робочим газом найчастіше слугує звичайне повітря, яке подає повітряний компресор, рідше — азот, кисень або їхні суміші, залежно від типу металу та вимог до якості кромки.

Види плазморізів

Обладнання прийнято поділяти за кількома ознаками — типом джерела живлення, способом подачі газу та рівнем автоматизації.

За конструкцією джерела живлення виділяють:

• трансформаторні апарати — важкі та габаритні, але стійкі до тривалого навантаження;
• інверторні моделі — компактні, легкі, з плавним регулюванням струму і меншим споживанням електроенергії.

За способом формування дуги розрізняють апарати контактного запалювання (дуга виникає при короткому дотику наконечника до металу) та безконтактного, де використовується високочастотний імпульс — це зручніше для тонколистових і фарбованих поверхонь.

За рівнем автоматизації обладнання буває ручним, для роботи оператора з різаком у руках, та машинним (ЧПУ), яке встановлюють на розкрійні столи для серійного виробництва деталей складної форми.

Окрему класифікацію апаратів дає шкала сили струму, оскільки саме вона визначає, з якою товщиною металу впорається конкретна модель:

• побутові та напівпрофесійні апарати початкового рівня — приблизно 20–60 А;
• напівпрофесійні моделі для товщин до 20–30 мм — 60–100 А;
• промислові установки — від 65–125 А і вище.

Окремо варто згадати апарати повітряно-плазмового різання — найпоширеніший і найдоступніший варіант завдяки простоті обслуговування та відсутності потреби в балонних газах.

За способом формування дуги розрізняють апарати контактного запалювання (дуга виникає при короткому дотику сопла до металу) та безконтактного, де використовується високочастотний імпульс — це зручніше для тонколистових і фарбованих поверхонь.

За рівнем автоматизації обладнання буває ручним, для роботи оператора з різаком у руках, та машинним (ЧПУ), яке встановлюють на розкрійні столи для серійного виробництва деталей складної форми.

Окремо варто згадати апарати повітряно-плазмового різання — найпоширеніший і найдоступніший варіант завдяки простоті обслуговування та відсутності потреби в балонних газах.

Які метали можна різати плазморізом

Технологія універсальна щодо матеріалу, оскільки процес спирається на електропровідність заготовки, а не на її хімічний склад чи товщину. Різання металу плазмою однаково ефективне для чорних і кольорових сплавів.

Обмеження стосуються переважно товщини заготовки: побутові апарати впевнено працюють із листами до 12–20 мм, тоді як промислові моделі здатні розрізати метал завтовшки понад 50 мм. Головна умова — електропровідність матеріалу, тому діелектрики (пластик, дерево, скло) такому способу обробки не піддаються. При виборі апарата варто орієнтуватися на реальну товщину заготовок, з якими доведеться працювати найчастіше, а не лише на максимальний паспортний показник, оскільки на граничних значеннях швидкість і якість різу помітно знижуються.

Для акуратної роботи з тонкими заготовками часто застосовують саме різання листового металу, де важливо контролювати швидкість подачі різака, щоб уникнути деформації або пропалів.

Часті запитання