Листовой металлопрокат в условиях современной экономики получил достаточно широкое применение. Из него производят огромное количество корпусных деталей сосудов, аппаратов, оборудования, техники и даже мебели. До недавнего времени основным методом его обработки считалась штамповка. Но даже с применением современных координатных комплексов с ЧПУ, все равно эта технология имеет массу ограничений, особенно по толщине металла и подбору инструментов. Разумной альтернативой, открывающей куда больше возможностей, можно считать плазменную резку. О том, что это за технология, какими преимуществами и недостатками обладает, попробуем разобраться далее.

Принцип действия

В рабочей зоне любого металлообрабатывающего станка всегда находятся в контакте два компонента: сама деталь и режущий инструмент. Такой принцип остается в независимости от типа оборудования, меняется лишь схема их взаимного перемещения и тип инструмента. Так, в токарном станке эту функцию выполняет резец, во фрезерном – фреза, а на комплексе плазменной резки сама плазма. Она формируется на выходе из сопла газового резака, который установлен на движущейся каретке.

Здесь можно сразу сделать два вывода по поводу организации процесса:

1. Обрабатываемая листовая деталь находится неподвижно на рабочем столе. Двигается только рабочий орган. Перемещения его имеют линейный характер: вдоль стола вместе с кареткой, а в поперек – по самой каретке;
2. Сопло и поверхность детали не имеют непосредственного физического контакта.

Линия реза формируется за счет генерации высокотемпературной струи плазмы, что приводит к плавлению металла в зоне контакта. Методик создания плазмы есть несколько, но чаще всего используется схема с созданием электрической дуги:

• В зависимости от конструкции сопла, дуга зажигается между электродами, либо между форсункой и обрабатываемым металлом. Возбудителем является краткосрочный высоковольтный импульс или короткое замыкание;
• Как только дуга сформировалась, в сопло подается газ под высоким давлением, что в совокупности приводит к формированию плазменной струи с температурой до 30000 градусов и скоростью до 1500 м/с.

Что касается газа, то тут возможный варианты. Например, кислород и воздух – это идеальный выбор, когда требуется резать черные металлы (углеродистую сталь). Если на стол попадает листовой прокат из нержавейки, легированных сталей, алюминия, сплавов, тогда предпочтительнее задействовать аргон, азот или водород.

Лазер или плазма – что лучше?

Одним из неоспоримых преимуществ плазменной резки в сравнении с той же штамповкой, является относительная свобода с выбором траектории реза и большой диапазон толщин. На таком станке можно сделать раскрой листа толщиной до 200-220 мм, хотя в массовой практике обычно ограничиваются цифрой в 25-35 мм.

По этим параметрам плазма вполне сопоставима с комплексами лазерной резки, к тому же стоимость такой обработки ниже. Тем не менее есть очевидные предпосылки для того, чтобы сдвинуть чашу весов в другую сторону. Для этого достаточно пройтись по основным параметрам:

• Ширина реза. Определяется геометрическими параметрами активной среды. При плазменной резке составляет около 1-1,5 мм, тогда как лазер обеспечивает показатели порядка 0,2-0,375 мм;
• Точность. Ввиду объективных причин здесь также преимущество на стороне лазеров. Они позволяют обеспечивать размеры с допуском ±0,05 мм против 0,1-0,5 мм при плазменной резке;
• Минимальное отверстие. Лазерные установки позволяют формировать отверстия диаметрами от 1/3 толщины до равных толщине листа. При плазменной резке невозможно добиться диаметра меньше 1,5 толщины. По объективным причинам его форма также будет далека от идеальной, а с увеличением толщины и вовсе приобретает выраженную эллиптичность;
• Конусность. При плазменной резке сопло технологически располагается под углом к поверхности детали. Это провоцирует характерный скос кромок, достигающий 3-10 градусов. Луч лазера попадает на лист перпендикулярно, поэтому технологические уклоны либо отсутствуют, либо не превышают 0,5-1 градуса;
• Качество кромки. Одной из особенностей плазменной резки является серьезной тепловая нагрузка на металл в зоне действия струи. Как результат, далеко не всегда качественная форма кромки и окалина, которая существенно усложняет ее дальнейшую обработку. Лазер после себя подобных неприятностей, как правило, на оставляет.

Как видим методика плазменной резки металла открывает широкие возможности для производителей. Тем не менее, с чисто технической стороны, она заметно уступает лазерам.