Плазменная резка (CUT)

Аппарат плазменной резки обрабатывает материалы при помощи плазменной дуги или струи. Плазмой называется газ, в котором все молекулы либо значительная их часть распались на ионы и электроны. Для перехода в данное состояние, его надо нагреть до высокой температуры.

Конструкция и принцип действия плазмореза

Аппарат состоит из следующих узлов:

Компрессор – для закачки в резак плазмообразующего газа.
Блок питания (БП) – преобразует переменное напряжение в постоянное и подает его на катод.
Резак (плазмотрон). Горелка с формирующим наконечником, в которой газ проходит через электрическую дугу, нагревается, превращается в плазму и вырывается на поверхность изделия в виде плазменной дуги (струи).
Зажим (положительная клемма). Соединен с массовым «+» БП. Фиксируется на разрезаемом металлическом листе, превращая его в анод, притягивающий плазму (плазменно-дуговая резка).
Если разрезаемое изделие не металлическое, то оно в электрической схеме не участвует. Тогда дуга горит между наконечником плазмотрона и сварочным стержнем, который подключается к БП и играет роль анода (резка плазменной струей).

Сварочный электрод (катод), подключенный к «минусу» БП, вставлен в сопло с небольшим зазором, образующим дуговую камеру. Сопло соединено с «+» системы розжига БП. В нем есть торцевое отверстие для выхода плазмы и колпачок с каналом для охладителя.

В бытовых и полупрофессиональных установках применяется сжатый воздух. В промышленных – водородные, гелиевые либо азотные газовые смеси.

После включения розжига, между катодом и внутренней поверхностью сопла образуется электрическая дуга (Т=6-8 тыс. град С). В камеру подается сжатый воздух. Проходя через дугу, он нагревается и превращается в плазму. Температура его растет (до 30 000 град С), объем увеличивается, давление повышается. К тому же, он становится электропроводным, поэтому притягивается разрезаемым листом (анодом), подключенным к «+» БП (или сварочным стержнем, если режутся неметаллы). В таком состоянии воздух вырывается из сопла (V=3000 м/с), образуя плазменную дугу (струю). Она направляется на поверхность листа, и расплавляет его.

В качестве БП используется трансформатор либо инвертор. Первый подходит для толстых материалов и не боится перепадов напряжения. Зато он тяжелый и работает с низким КПД. Второй дает стабильную дугу, удобен в труднодоступных местах, легче, экономичнее и дешевле. КПД – на 30% выше. Но годится он только для заготовок малой и средней толщины.

Струя плазмы формируется соплом. Его диаметр напрямую влияет на мощность аппарата и производительность. Самый распространенный – 3 мм. Для выполнения более точной резки, берут удлиненное сопло.

Виды резки плазмой

Плазменная резка может быть простой, с защитным газом или с водой. В первом случае применяется только электричество и воздух или азот. При силе тока не более 200А и толщине материала до 10 мм, этого достаточно, чтобы сформировать струю и отвести избыток тепла. Во втором, кроме плазмообразующего газа, используется еще и защитный. Качество работы повышается. В третьем вода действует, как защитный газ, плюс поглощает вредные выделения и охлаждает горелку.