Plazmové rezanie

Plazmové rezanie je proces tepelného rezania pomocou elektricky vodivého plazmového lúča na rezanie cez vodivé kovy, ako je oceľ, nehrdzavejúca oceľ, hliník a meď. Plazma je v skutočnosti vysokorýchlostný prúd ionizovaného plynu, ktorý sa používa na tavenie materiálu a je široko používaný pri výrobe kovov pre svoju nákladovú efektívnosť a všestrannosť.

 

Popis

 

Plazma samotná vedie elektrický prúd a plazmový oblúk je nepretržitý, pokiaľ je elektróde dodávaná energia a plazma zostáva v kontakte s obrobkom. Plazmové rezanie je vysoko efektívna technológia rezania kovov, ktorá využíva vysokoteplotný plazmový oblúk ako zdroj tepla a jej hlavným princípom je použitie vysokofrekvenčného oblúka na ionizáciu plynu na vytvorenie plazmy pri tavení kovu obrobku pri vysokej teplote nad 3 000 stupňov a pomocou nadzvukového prúdu vzduchu na odfúknutie roztaveného kovu na dosiahnutie rezu. Tlak tohto prúdu plynu účinne riadi polomer plazmového lúča. Nasmerovaním riadeného, ​​elektricky nabitého stavu hmoty cez zaostrenú trysku môžete ľahko rezať materiály ako oceľ, nehrdzavejúca oceľ a hliník.

 

Možnosti pomocného plynu

 

Plazmový rezací stroj môže pracovať s rôznymi plynmi, ktoré zahŕňajú stlačený vzduch, dusík, argón, vodík a kyslík alebo zmesi dvoch alebo troch rôznych plynov. Ich funkcia je dosť podobná ochrannému plynu, každý z nich vykazuje iné výsledky a nižšie je krátke zhrnutie:

 

√Stlačený vzduch, tento plyn je veľmi všestranný a lacný a môže dobre pracovať s mäkkou oceľou, nehrdzavejúcou oceľou a hliníkom do hrúbky 30 mm.

√Kyslík je populárny plyn široko používaný pre uhlíkovú oceľ v aplikáciách vyžadujúcich čisté rezy a vysokú rýchlosť rezania a bežne dokáže rezať mäkkú oceľ do hrúbky 35 mm s vyššou teplotou, čo znamená, že vyžaduje viac počutia. V dôsledku toho môže viac tepelnej energie poškodiť obrobky, navyše kyslík nie je taký priateľský k nehrdzavejúcej oceli a hliníku a povrch rezu je úplne oxidovaný v dôsledku množstva použitého kyslíka a tepla.

√Dusík je široko používaný pre ťažké-aplikácie pre kovy s hrúbkou do 80 mm a môže vytvárať kvalitné rezy pre väčšinu materiálov vrátane nehrdzavejúcej ocele, uhlíkovej ocele a hliníka. Normálne sa dusík často používa s niekoľkými sekundárnymi plynmi, ako je vzduch, oxid uhličitý a argón pre hrubšie dosky.

√Argón je inertný plyn, ktorý nereaguje s vysokoteplotným rezom a nie je to štandardný pomocný plyn kvôli nízkej vodivosti. Preto sa často mieša s vodíkom, aby sa vytvoril najhorúcejší plazmový-plameň na rezanie na čistý rez.

 

 

Zváženie investície do plazmového vs vláknového lasera

 

Plazmové stroje pracujú tak, že sa rezný plyn (vzduch, kyslík, dusík, vzduch, argón atď.) nasmeruje cez dýzu s úzkym otvorom a potom sa plyn ionizuje, aby sa vytvoril plazmový oblúk. Zatiaľ čo na obklopenie plazmového oblúka sa používa ochranný plyn, ktorý pomáha tvarovať oblúk, a plazmový oblúk s veľmi vysokou teplotou môže prerezať kovové materiály.

Vláknové lasery využívajú svetlo produkované diódou a nasmerujú ho pozdĺž optického-kábla a optických komponentov a svetelný lúč sa potom zaostrí a zosilní na rezanie cez kovový obrobok. Vláknový laser potrebuje aj rezací plyn, ktorý sa vstrekuje do reznej hlavy pod optickými komponentmi a vychádza z dýzy spolu s laserovým lúčom. Podľa skúseností Fabmanna, tenšie dosky < 12 mm, rúrky alebo profily, ktoré vyžadujú vysoké rozmerové tolerancie, je lepšou voľbou stroj s vláknovým laserom. Aj keď sú obstarávacie a prevádzkové náklady vo všeobecnosti vyššie ako náklady na plazmový stroj, v priemere trvá dosiahnutie rovnováhy približne 5 rokov. Plazmové rezačky majú relatívne vyššiu produktivitu, široký rozsah rezu a pomerne nízke obstarávacie náklady s priemernou dobou návratnosti 3 roky. Nižšie uvedená tabuľka vám poskytuje základné informácie o ich kľúčových vlastnostiach.

 

Parametre	Vláknový laser	HD plazma
Materiálové možnosti	Mäkká oceľ, nehrdzavejúca oceľ, hliník, meď	Všetky vodivé kovy
Rozsah hrúbky	Až 30 mm	Do 50 mm
Hranatá hrana	ISO 1	ISO 2 - 4
Tolerancia rezu	0,05-0,1 mm v závislosti od hrúbky materiálu	0,2 mm - 0.5 mm v závislosti od hrúbky materiálu
Šírka rezu	0.15 - 0.4 mm	0,5 – 2,2 mm
HAZ	Užšie	Širšie
Rýchlosť rezania (<10 mm)	Rýchlejšie	pomalšie
Cutting Speed (>10 mm)	pomalšie	Rýchlejšie
Kúpna cena	Vysoká	25-35% lasera
Prevádzkové náklady	Nízka	Nízka
Údržba	Mierne	Mierne
Breakeven Time Frame	4-6 rokov	3-4 roky

 

Ak chcete urobiť objektívne investičné rozhodnutie, existuje niekoľko dôležitých faktorov, ktoré musíte zvážiť:

 

√Druhy surovín a štiepacie, plazmové a laserové stroje sú veľmi podobné, pokiaľ ide o materiálový rozsah, a hlavné rozdiely sú v rozsahu hrúbky rezu a kvalite rezu. Oba môžu rezať všetky vodivé materiály, ako je mäkká oceľ, nehrdzavejúca oceľ, mosadz, meď a hliník. Ak je väčšina vášho materiálu menšia ako 10 mm a zložité profily vrátane rúrok, môže byť nákladovo-efektívnejšie investovať do vláknového laserového rezacieho stroja a zadať externé plazmové rezanie.

 

√Kvalita rezu pokrýva niekoľko dôležitých prvkov, ako je pravouhlosť, otryskanie, hrana rezu, HAZ (Tepelne ovplyvnená zóna). V prípade vláknového lasera kvalita rezu veľmi závisí od výkonu, rýchlosti rezania, tlaku plynu a plynu a veľkosti trysky. Obľúbené nastavenie výkonu bude mať za normálnych okolností-bez trosiek pre vláknové lasery, napríklad 4 mm pre lasery s výkonom 2 kW a 6 mm pre lasery s výkonom 6 km. Nižšie je uvedený krátky súhrn populárnych problémov s kvalitou rezu:

 

● Štvorcový, vláknové lasery sú schopné produkovať takmer štvorcový rez a možno ich zaradiť do ISO 1. Typické plazmové rezy majú zvyčajne mierne konkávny tvar na hrane rezu a ich uhol skosenia je v rozsahu ISO 3-5.

●Praska je definovaná ako nežiaduci kovový odpad, ktorý nebol vyvrhnutý zo zárezu, ktorý sa tvorí na spodnej strane rezu. Plazmový rezací stroj môže dosiahnuť dobrú kvalitu reznej hrany, ale operátor sa musí rozhodnúť, či je prioritou kvalita rezu alebo rýchlosť rezania. Nízke rezanie môže mať za následok silné nečistoty na spodnej strane obrobku, zatiaľ čo príliš rýchle rezanie môže viesť k tomu, že sa kovové guľôčky zarovnajú na spodnej časti rezu a je dosť ťažké tieto guľôčky odstrániť.

●Hrana, plazmová rezačka môže poskytnúť hladšie hrany rezu vďaka väčšej veľkosti miesta, ale samozrejme záleží aj na tom, ako operátor nastaví parametre rezu, aby sa dosiahla optimalizovaná kvalita rezu.

●HAZ, to do značnej miery závisí od výkonu stroja a rýchlosti rezania a vláknové lasery aj plazmové rezačky produkujú HAZ. Ale normálne vláknový laser generuje menšie HAZ.

 

 

√Tolerancia rezu a kvalita otvoru, nazýva sa to aj kvalita rezu, najmä kvalita otvoru sa často považuje za mieru presnosti, ktorá sa posudzuje podľa toho, ako môže byť otvor valcový. Stupeň presnosti sa často posudzuje podľa šírky zárezu, čím je zárez širší, tým je presnosť hrubšia. Zárez určuje, aký malý vnútorný obrys možno vyrezať a medzitým môže deformácia tepla zmeniť rozmer obrobku. Vláknový laser má vyššiu toleranciu v porovnaní s plazmovým rezačom.

 

√Náklady, vláknové lasery sú vo všeobecnosti drahšie ako plazmové stroje, a to tak v počiatočných obstarávacích nákladoch, ako aj v prevádzkových nákladoch.

 

Stručne povedané, laser je lepšou voľbou pri rezaní tenkej mäkkej nehrdzavejúcej ocele a hliníka s rozsahom hrúbok medzi 0,5 mm a 10 mm a jeho vyššia presnosť, rýchlosť a schopnosť rezať zložité tvary ho robia žiadanejším ako plazmový stroj. V rozsahu 10-15 mm je vláknový laser úplne porovnateľný s plazmovým strojom. Pre vysokovýkonné dosky, ktoré sú nad 15 mm, môže byť lepšou voľbou moderný CNC plazmový stroj.

 

Rôzne oceľové materiály rezaním plazmou

 

Vlastnosti plazmového rezania

 

Plazmový stroj začína získavať veľkú obľubu vďaka nižším investíciám a porovnateľnej kvalite rezu, aj keď nie je dobrý ako laserový rezací stroj na rezanie tenších kovových materiálov a má nasledujúce vlastnosti:

 

 

Preto sa plazma často používa na rezanie hrubých kovov, ako je rýchle prototypovanie a umelecký dizajn. Na záver možno povedať, že plazmové rezanie je cenovo dostupné rezanie kovov (najmä nerezovej ocele, hliníka a hrubých plechov) s nižšou presnosťou v porovnaní s rezaním laserom a je veľmi obľúbené pri výrobe ťažkých konštrukcií, ako je stavba lodí a konštrukcia.