Плазменные резаки. Характеристики и возможности

Рассмотрим возможности плазменной резки в практическом приложении.

Ограничимся плазменной резкой с воздушным охлаждением резака, как наиболее массовой.

Для начала определимся, что возможности в значительной мере ограничиваются типовыми особенностями конкретного плазменного резака.

Разделим все резаки на группы по условию совместимости:

1. Пневмоконтактный поджиг. (без ВЧ осциллятора)

2. Осцилляторный ВЧ поджиг с наличием пилотной дуги.

3. Осцилляторный ВЧ поджиг без пилотной дуги.        

Каждая группа резаков подключается только к аппарату соответствующего типа.

Толщина резки.

Этот параметр достаточно значим и с ним путаются чаще всего, поскольку в разном контексте имеют в виду разную толщину.

— Максимальная толщина реза, определяемая конструкцией резака.

Фактически это длина активной части плазменной струи. Т.е. это толщина металла, которую данный резак (на данном режиме) может прорезать в принципе, не смотря на минимальность и реальность скорости реза. Допускается возврат резака для «дорезания» непрорезов.

Часто именно ее и приводят в рекламных проспектах, поскольку она выглядит наиболее привлекательно, хоть и не имеет практического смысла.

Например, на 40 амперах резаком из первой группы можно прорезать сталь толщиной 20мм. Но при этом скорость резки будет менее 1мм в сек. Что не пригодно в применении к ЧПУ станкам.

Вторая группа на этом же режиме ограничится 15мм

Третья – 10-12 мм.

Снижение возможностей определено более широкой и более короткой струей плазмы во второй и третьей группе резаков.

Более пригодным к пониманию является параметр:

— Толщина разделительного реза

Это максимальная толщина, которую может прорезать данный резак на данном режиме, без учета качества кромки, но учитывая гарантированное прорезание металла на реально применимой на ЧПУ станках скорости (скорости менее 3мм/сек практически не пригодны)

Конечно, влияет на этот параметр и конкретный вид разрезаемого металла. Имеет смысл смотреть этот параметр на максимальном режиме для конкретного резака и конкретного аппарата.

Для первой группы (Пневмоконтактный поджиг без ВЧ осциллятора):

• 40 А – 14мм
• 60 А – 20мм
• 100 А – 30мм

Существуют исключения. Их возможности на уровне второй группы из-за схожести конструкции.

Для второй группы (осцилляторный ВЧ поджиг с наличием пилотной дуги) этот параметр будет ниже на 20-25%, зависит от модели резака.

Для третьей группы (осцилляторный ВЧ поджиг без пилотной дуги) параметр покажет возможности примерно на 30% ниже.

Следует отметить, что данную возможность можно осуществить только производя резку от края листа или из заранее подготовленного отверстия. Самостоятельно проколоть такую толщину резаки не способны.

Для ЧПУ станков особое значение имеет параметр

— толщина качественного реза.

Этот параметр совпадает с максимальной толщиной прокола. Т.е. толщина металла, которую резак может пробить самостоятельно и вертикально.

Оценочно эта толщина для стали примерно равна 2/3 от толщины разделительного реза.

Для алюминия и прочих материалов – сильно изменяется от свойств конкретного материала. В том числе и возможность повторного прокола в данной точке.

Для толщин качественного реза имеет смысл рассматривать геометрические точностные характеристики.

— Погрешность при больших перемещениях.

Фактически это отклонение, связанное с нелинейностью характеристик приводов и ограниченностью функции «тарировка» (задание величины либо мм/шаг либо шаг/мм)

Ошибка при тарировке в 0.1% приведет к ошибке в несколько мм на полном габарите листа.

Так же не следует забывать про термическое расширение материала при резке. Особенно когда режется множество последовательных отверстий. Т.е. нагревание и удлинение при резке и последующее остывание с уменьшением размера.

На станках ЧПУ эта погрешность может превышать 0.5мм на метр длины. Уменьшается только технологическими приемами. От типа резака практически не зависит.

— Погрешность при малых перемещениях.

Этот вид погрешности в большинстве определяется как раз типом резака и качеством выполнения приводов по координатам.

При движении в механических узлах приводов проявляются люфты и геометрические отклонения.

Плазменная струя — это «живой» инструмент, который может искажать свою форму и направление в зависимости от перемещения.

Можно уверенно считать, что для плазменной резки эта погрешность не менее 0.2мм, а в случае некачественной или изношенной механики и гораздо больше.

Визуально проявляется как искажение формы. Например – плоские сектора или эллипсность при резке отверстия.

К этой группе можно отнести вроде бы не в прямую связанную с темой – вибрацию конструкций станка. Вибрация проявляется как крупная волнистость поверхности реза (в отличии от мелких «зубчиков»)

 
— Угол скоса кромки 

Вот этот параметр самый интересный и самый сложный.

В пределе определяется длиной и степенью треугольности сформированной струи плазмы. 

Симметричный угол кромки для резаков первой группы – не лучше 2-3 град.

Для второй группы – не менее 5 град.

Для третьей группы резаков – заметно более 5 град.

Как комплексный параметр можно указать минимальный размер отверстия, которое будет получаться круглым.

Для первой группы резаков —  полторы толщины металла, но не менее 5мм.

Для второй группы – две толщины металла, но не менее 8мм.

Отверстия меньшего диаметра будут получаться с заметными искажениями формы и отклонениями по размеру.

Связанный параметр – минимальная толщина стенки между двумя отверстиями.

Дело в том, что плазменная резка значительно прогревает зону реза и если остаток металла до ранее прорезанного отверстия незначителен, то он будет проплавлен.

Оценочно можно считать допустимой стенку в полторы толщины металла, но не менее 3мм.

— Ширина реза.

 Этот параметр полностью определяется резаком и примененным соплом.

Для резаков первой группы  можно считать ширину реза на 25-30% шире диаметра отверстия в сопле.

Для второй группы  – на 50-70%

По мере износа сопла диметр отверстия увеличивается и как следствие увеличивается ширина реза.

Поэтому при подготовке управляющей программы (УП) рекомендуется использовать заранее завышенную ширину реза на половину допустимого износа сопла. Примерно еще на 20%.

Так почему разные резаки имеют разные возможности?

Во всех случаях – это плазменная струя. При ручной резке, особенно в руках начинающего, внешнего преимущества практически не видно.

Дело в том, что резаки первой группы за счет более сложной конструкции формируют более тонкую и более длинную плазменную струю. Но как плата за это – более дорогие расходники.

Однако, как правило более дешевые расходники резаков 2 и 3 группы изготавливаются из более дешевых и менее стойких материалов и поэтому изнашиваются гораздо быстрее.

Если произвести пересчет на стоимость метра реза при равных условиях, то эти цифры для всех трех групп резаков станут примерно равными.

Бонусом является более высокое качество и большие возможности более дорогих резаков.