Плазмотрон. Плазменная резка металлов

Станки, линии, оборудование / Металлообработка - станки
Alexsandrs
3 032
23-11-2015, 22:44
0

Что же такое плазма?

Чтобы правильно объяснить, как работает плазмотрон, мы должны начать с ответа на основной вопрос - "Что такое плазма?". Проще говоря, плазма - это четвертое состояние вещества. Все обычно считают, что вещество имеет три состояния: твердое, жидкое и газообразное. Оно перетекает из одного состояния в другое за счет воздействия энергии, такой как тепло. Например, вода будет переходить из твердого состояния (лед) в жидкое, если применить определенное количество тепла. Если же опять увеличить уровень тепла, то вода превратится из жидкости в газ (пар). Теперь, если уровень тепла снова будет увеличиваться, газы, входящие в состав пара станут ионизированными и электропроводящими, став плазмой. Плазмотрон будет использовать этот электропроводящий газ для передачи энергии от источника питания, к любому проводящему материалу, в результате чего получается более чистый, быстрый процесс резки, чем при использовании газокислородного резака.

Образование плазменной дуги начинается, когда газ, такой как кислород, азот, аргон, или даже сжатый воздух продавливается через малое отверстие сопла внутрь горелки. Электрическая дуга, полученная от внешнего источника питания, вводится в этот находящийся под высоким давлением поток газа, и в результате чего получается так называемая "плазменная струя". Плазменная струя почти сразу достигает температуры 40000 градусов по Фаренгейту, быстро прорезает деталь и сдувает расплавленный металл.

Из чего состоит плазмотрон

- Питание - плазменный источник питания преобразует одно- или трехфазное напряжение сети переменного тока в постоянное напряжение в диапазоне от 200 до 400 В. Это напряжение постоянного тока отвечает за поддержание плазменной дуги в процессе резки. Источник питания регулирует необходимый выходной ток в зависимости от типа и толщины обрабатываемого материала.

- Первичная Дуга - цепь создает напряжение переменного тока приблизительно 5000 В на частоте 2 МГц, которое производит искру внутри плазменной горелки, чтобы создать плазменную дугу.

- Плазменная горелка - основной функцией является обеспечение надлежащего выравнивания и охлаждения расходных материалов. Основными расходными материалами, необходимыми для производства плазменной дуги являются электрод, завихритель, и сопло. Дополнительный защитный колпачок может быть использован для улучшения качества резки. Все части удерживаются вместе посредством внутренних и внешних удерживающих соединений.

Подавляющее большинство систем плазменной резки сегодня могут быть разделены на обычные и высокоточные.

Обычные системы плазменной резки, как правило, используют сжатый воздух в качестве плазмообразующего газа, и форма плазменной дуги в основном определяется отверстием сопла. Примерная сила тока этого типа плазменной дуги - 12-20 кА на квадратный дюйм. Все портативные системы используют обычную плазменную резку, и она до сих пор применяется в некоторых механизированных устройствах, где доля отклонения будет несущественна.

Высокоточные плазменные системы (имеют высокую плотность тока), разработаны и созданы для получения наиболее высококачественной резки с использованием плазмы. Горелки и расходные материалы - более сложные, а также в дальнейшее сжатие и формирование дуги включены дополнительные компоненты. Сила тока плазменной дуги составляет примерно 40-50 кА на квадратный дюйм. Несколько газов, таких как кислород, азот, водород, аргон, смеси азота используют в качестве плазмообразующего газа для получения оптимальных результатов.

Ручные плазморезы

В обычном плазменном резаке есть электрод и сопло, они взаимосвязаны друг с другом внутри горелки даже в выключенном положении. Если его включить, то источник питания создаст постоянный ток, который пройдет через это соединение и будет инициировать поток плазмообразующего газа. После того, как плазменный газ (сжатый воздух) накапливает достаточное давление, электрод и сопло отталкиваются друг от друга, что вызывает электрическую искру, которая преобразует воздух в струю плазмы. Затем электрический заряд постоянного тока переходит от электрода к соплу на промежуток между электродом и обрабатываемой деталью. Электрический заряд и подача воздуха не прекратятся до тех пор пока не выключить резак.

Принцип работы высокоточных плазморезов

Внутри высокоточных плазменных резаков электрод и сопло не соприкасаются, изолированы друг от друга с помощью завихрителя, который имеет небольшие вентиляционные отверстия, которые преобразуют плазменный газ предварительной подачи в вихревой. Когда дается команда "пуск", генерируется ток порядка 400 В холостого хода и инициируется предварительная подача газа через выводной шланг к горелке. Сопло временно подключено к положительному источнику питания через цепь вспомогательной дуги, а электрод к отрицательному.

Далее, высокочастотная искра генерируется из первичной дуги, превращая плазменный газ в ионизированный и электропроводящий, в результате чего происходит движение тока от электрода к соплу, и создается вспомогательная плазменная дуга.

После того, как вспомогательная дуга вступает в контакт с обрабатываемой деталью (которая подключена к заземлению), движение тока переходит от электрода к обрабатываемой детали, выключается высокая частота, и открывается цепь вспомогательной дуги.

Наращивается питание постоянного тока для плазменной резки заготовки, а для разрезаемого материала заменяется предварительная подача газа на оптимальную. Также используется вторичный защитный газ, который течет снаружи от сопла через экранирующий колпачок.

Форма экранирующего колпачка и диаметр его отверстия заставляет защитный газ дополнительно сужать плазменную дугу, получая более чистую резку с малыми коническими углами.