Как машина может с легкостью разрезать прочный металл? Машины плазменной резки используют силу ионизированного газа при невероятно высоких температурах, чтобы разрезать металлы. В этой статье объясняется научная основа плазменных состояний и то, как эти машины используют электрическую дугу и высокоскоростные газы для достижения точных разрезов. Читатели узнают об истории, принципах и применении технологии плазменной резки, а также о способах устранения распространенных неполадок. Погрузитесь в эту увлекательную тему и узнайте, как плазменная резка формирует мир вокруг нас.
Современная промышленность требует обработки тяжелых металлов и сплавов, а производство инструментов и транспортных средств, необходимых для повседневной деятельности, невозможно отделить от металлов.
Например, краны, автомобили, небоскребы, роботы и подвесные мосты - все они состоят из точно обработанных металлических деталей.
Причина проста: металлические материалы очень прочны и долговечны. Для большинства производственных процессов, особенно тех, которые связаны с крупными и/или прочными изделиями, металлические материалы являются естественным выбором.
Интересно, что прочность металлических материалов является и их недостатком: поскольку металлы нелегко повредить, их очень сложно обрабатывать до определенных форм. Если нужно обработать деталь, которая по размеру и прочности равна крылу самолета, как добиться точной резки и придания формы?
В подавляющем большинстве случаев для этого необходимо использовать плазменная резка станок. Хотя это может показаться чем-то из области научной фантастики, на самом деле машины плазменной резки широко используются со времен Второй мировой войны.
В теории принцип работы аппарата плазменной резки очень прост. Он заключается в манипулировании одной из самых распространенных форм материи в известной нам Вселенной.
В этой статье мы приоткроем таинственную завесу станков плазменной резки и посмотрим, как этот самый волшебный инструмент формирует наш мир.
Во время Второй мировой войны американские заводы производили броню, оружие и самолеты в пять раз быстрее, чем державы Оси, благодаря великим инновациям частной промышленности в области массового производства.
Как эффективнее разрезать и соединять детали самолета, стало причиной появления ряда технологических инноваций.
Многие заводы, производящие военные самолеты, перешли на новый метод сварки, который предполагает использование инертных сварка в газовой среде.
Прорывное открытие заключается в том, что газ, электролизуемый током, может образовывать барьер вблизи сварного шва, предотвращая его окисление. Этот новый метод делает сварные швы более аккуратными, а структуру соединения - более прочной.
В начале 1960-х годов инженеры сделали еще одно открытие. Они обнаружили, что увеличение скорости воздушного потока и уменьшение размера пор может помочь улучшить температура сварки. Новая система может достигать более высоких температур, чем любой коммерческий сварочный аппарат.
При таких высоких температурах этот инструмент уже не служит сварочным аппаратом. Вместо этого он больше похож на пилу, которая режет прочный металл, как горячий нож масло.
Внедрение плазменной дуги произвело революцию в скорости, точности и разнообразии режущие инструментыи может быть применена к различным металлам. В следующем разделе мы расскажем о научных принципах, лежащих в основе этой системы.
Легкость, с которой аппарат плазменной резки может проникать в металл, обусловлена уникальными свойствами плазмы. Так что же такое плазменное состояние?
В мире существует четыре состояния материи. Большинство веществ, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, представляют собой твердые тела, жидкости или газы. Состояние вещества определяется взаимодействием между молекулами. Возьмем для примера воду:
Твердая вода - это лед. Лед - это твердое тело, состоящее из электрически нейтральных атомов, расположенных в виде гексагональной решетки. Поскольку взаимодействие между молекулами стабильно, он сохраняет свою форму.
Жидкая вода - это питьевая вода.Молекулы по-прежнему действуют друг на друга, но движутся медленно. Жидкости имеют фиксированный объем, но не фиксированную форму. Форма жидкости меняется в зависимости от формы контейнера.
Газообразная вода - это водяной пар. В водяном паре молекулы движутся быстро, и между ними нет связи. Поскольку между молекулами нет сил, газы не имеют фиксированной формы или объема.
Количество тепла (преобразованного в энергию), поглощенного молекулами воды, определяет их свойства и состояние. Проще говоря, больше тепла (больше энергии) приводит к тому, что молекулы воды достигают критического состояния, когда химические связи между ними разрываются.
При низких температурах молекулы плотно связаны друг с другом, и вещество находится в твердом состоянии. При поглощении большего количества тепла взаимодействие между молекулами ослабевает, и вещество становится жидким.
При поглощении еще большего количества тепла взаимодействие между молекулами практически исчезает, и вещество превращается в газ. Что же произойдет, если мы продолжим нагревать газ? Это приведет к тому, что он перейдет в четвертое состояние - состояние плазмы.
Когда газ достигает чрезвычайно высоких температур, он переходит в состояние плазмы. Энергия начинает полностью отделять молекулы друг от друга, а атомы начинают расщепляться.
Как правило, атомы состоят из протонов и нейтронов в атомном ядре (см. атомную теорию), а также электронов, окружающих атомное ядро.
В состоянии плазмы электроны отделены от атомов. Когда под действием тепловой энергии электроны покидают атомы, они начинают двигаться с большой скоростью. Электроны несут отрицательный заряд, в то время как оставшиеся атомные ядра несут положительный заряд. Эти положительно заряженные атомные ядра называются ионами.
Когда высокоскоростные электроны сталкиваются с другими электронами или ионами, они выделяют огромное количество энергии. Именно эта энергия придает плазме особые свойства и невероятные способности к резке.
Общие знания о состоянии плазмы:
Почти 99% материи во Вселенной находится в состоянии плазмы. Из-за чрезвычайно высокой температуры она не часто встречается на Земле, но очень распространена на небесных телах, таких как Солнце. На Земле это состояние можно наблюдать в молниях.
Аппараты плазменной резки - не единственные устройства, работающие с энергией плазмы. Такие устройства, как неоновые лампы, флуоресцентные лампы и плазменные дисплеи, работают на основе состояния плазмы. В этих устройствах используется состояние "холодной" плазмы. Хотя холодная плазма не может быть использована для резка металлаНо она по-прежнему находит широкое применение.
Станки плазменной резки бывают разных форм и размеров. Существуют гигантские станки плазменной резки, управляемые роботизированными руками для точной резки, а также упрощенные ручные станки плазменной резки, используемые в мастерских.
Независимо от размера, все аппараты плазменной резки основаны на одних и тех же принципах и имеют схожую конструкцию.
При работе аппарата плазменной резки сжатые газы, такие как азот, аргон или кислород, подаются через узкий канал. В центре канала расположен отрицательный электрод. Когда питание подается на отрицательный электрод и сопло соприкасается с металлом, образуется электропроводящая цепь, генерирующая высокоэнергетические искры между электродом и металлом.
Когда инертный газ проходит по каналу, искры нагревают его до четвертого состояния материи. В результате этой реакции образуется поток плазмы с температурой до 16 649 градусов Цельсия и скоростью потока до 6 096 метров в секунду, быстро превращающий металл в шлак.
Через саму плазму течет ток. Пока электрод находится под постоянным напряжением, а плазма - в контакте с металлом, цикл дуги будет непрерывным.
Для предотвращения окисления и повреждений, вызванных неизвестными свойствами плазмы, в сопло плазменного резака оснащен еще одним набором каналов, которые непрерывно выпускают защитный газ для защиты зоны резки. Давление защитного газа позволяет эффективно контролировать радиус столбчатой плазмы.
Станки плазменной резки стали привычным инструментом в современной промышленности. Они широко используются в автосервисах по индивидуальным заказам, а также при изготовлении шасси и кузовов на заказ автопроизводителями.
Строительные компании используют станки плазменной резки в крупных проектах для резки и изготовления больших балок и металлических листов. Слесари могут использовать станки плазменной резки для сверления отверстий в защищенных зонах, когда клиенты оказываются заперты.
На сайте a CNC (Computer Numerical Control) система резки, вам не нужно прикасаться к материалу. Все, что вам нужно сделать, - это нарисовать на компьютере форму, которую вы хотите вырезать, и процесс резки будет автоматизирован.
Плазма - это газ, нагретый до чрезвычайно высоких температур и сильно ионизированный. Энергия дуги передается на заготовку, которая плавится и разлетается, создавая рабочее состояние плазмы дуговая резка.
Сжатый воздух поступает в резак и распределяется газовой камерой на два потока, образуя плазменный газ и вспомогательный газ. Плазменная дуга плавит металл, а вспомогательный газ охлаждает различные части резака и сдувает расплавленный металл.
Источник питания для резки включает в себя основную схему и схему управления. Принципиальная электрическая блок-схема показана на рисунке:
Главная схема состоит из контактора, трехфазного силового трансформатора с высоким сопротивлением утечки, трехфазного мостового выпрямителя, высокочастотной дуговой катушки зажигания и элементов защиты. Он имеет крутую внешнюю характеристику, обусловленную высоким сопротивлением утечки. Схема управления завершает весь процесс резки с помощью кнопочного переключателя на резаке:
Предварительная подача газа - Питание главной цепи - Высокочастотный поджиг дуги - Процесс резки - Остановка дуги - Стоп.
Питание главной цепи контролируется контактором; поток газа регулируется электромагнитным клапаном; высокочастотный осциллятор зажигает дугу и прекращает работу после того, как дуга установится.
Кроме того, схема управления имеет следующие функции внутренней блокировки:
Переключатель терморегулятора перестал работать.
(1) Резать не насквозь:
a: Толщина листа превышает допустимый диапазон оборудования.
b: Слишком высокая скорость резки.
c: Слишком большой наклон резака.
d: Слишком высокое или слишком низкое давление сжатого воздуха.
e: Напряжение в сети слишком низкое.
(2) Нестабильность плазменной дуги:
a: Резак движется слишком медленно.
b: Питание осуществляется от двух фаз, и рабочее напряжение снижается.
c: Слишком высокое давление сжатого воздуха.
При установке или замене деталей резака разбирайте их в следующем порядке: защитный кожух-проводящее сопло-газораспределитель-электрод-корпус резака, головкой резака вверх, и собирайте их в обратном порядке.
При установке сопла убедитесь, что оно концентрично электроду. Защитный кожух должен быть затянут, а насадка должна быть плотно прижата. При наличии неплотностей резка невозможна.
Используйте резак разумно. Соприкасайте сопло с заготовкой перед зажиганием дуги. По окончании резки отпустите кнопку рукоятки, чтобы остановить дугу, а затем отведите резак от поверхности заготовки, чтобы продлить срок службы деталей. Если центральное углубление сопла влияет на качество резки, его следует своевременно заменить.
Если центр электрода утоплен более чем на 2 миллиметра или не может зажечь дугу, электрод может быть установлен в обратном порядке или обновлен.
Если защитная крышка или газораспределитель треснули или сильно повреждены, их следует своевременно заменить.
При обнаружении повреждений изоляции корпуса резака, оболочки из искусственной кожи, изоляции кабеля или повреждения газовой трубы необходимо своевременно отремонтировать или заменить их.
Чтобы снять резак, задвиньте куртку из искусственной кожи, отсоедините соединительные провода выключателя, задвиньте рукоятку назад, а затем отсоедините соединительные швы корпуса резака.
При замене нового керамического защитного кожуха нанесите немного вазелинового масла на кольцевое уплотнение на корпусе резака, прежде чем вкручивать его, чтобы продлить срок службы уплотнения.
| Нет. | Неисправности | Причины | Решения |
| 1 | Включите выключатель питания, индикатор питания не загорается | 1. Вышел из строя предохранитель в выключателе питания | заменить |
| 2. Вышел из строя предохранитель за блоком питания | Проверьте и замените | ||
| 3. Неисправен управляющий трансформатор | заменить | ||
| 4. Выключатель питания сломан | заменить | ||
| 5. Индикаторная лампочка не горит | заменить | ||
| 2 | Невозможно установить давление газа для резки | 1. Источник воздуха не подключен или в нем нет воздуха | Подключите источник воздуха |
| 2. Выключатель питания не находится в положении "включено" | Триггер | ||
| 3. Редукционный клапан поврежден | Ремонт или замена | ||
| 4. Плохое подключение электромагнитного клапана | Проверьте проводку | ||
| 5. Электромагнитный клапан неисправен | заменить | ||
| 3 | Нажатие кнопки резака во время работы приводит к отсутствию потока воздуха | 1. Утечка в трубопроводе | Исправьте негерметичную часть |
| 2. Электромагнитный клапан неисправен | заменить | ||
| 4 | После того как токопроводящее сопло соприкоснется с заготовкой, нажмите кнопку резака, загорится индикатор работы, но дуговая резка не будет запущена | 1. KT1 сломан | заменить |
| 2. Неисправен высокочастотный трансформатор | Проверьте или замените | ||
| 3. Окисление поверхности стержня искры или неправильное расстояние между зазорами | Полировка или регулировка | ||
| 4. Короткое замыкание высокочастотного конденсатора C7 | заменить | ||
| 5. Слишком высокое давление воздуха | Опускание | ||
| 6. Потеря проводящей насадки слишком мала | заменить | ||
| 7. Обрыв или короткое замыкание выпрямительного элемента выпрямительного моста | Проверьте и замените его | ||
| 8. Плохой контакт или обрыв кабеля резака | Ремонт или замена | ||
| 9. Провод заземления заготовки не подключен к заготовке | Подсоединение к заготовке | ||
| 10. На поверхности заготовки имеется толстый слой краски или грязь | Очистить и сделать проводящим | ||
| 5 | Индикатор резки не загорается при контакте токопроводящего сопла с заготовкой и нажатии кнопки резака | 1. Действие термовыключателя | Дождитесь охлаждения или повторите работу |
| 2. Поврежден кнопочный выключатель резака | заменить | ||
| 6 | Контроль отключения предохранителя после высокочастотного запуска | 1. Поврежден высокочастотный трансформатор | Проверьте и замените |
| 2. Поврежден управляющий трансформатор | Проверьте и замените | ||
| 3. Короткое замыкание катушки контактора | заменить | ||
| 7 | Вышел из строя предохранитель главного выключателя питания | 1. Короткое замыкание выпрямительного элемента | Проверьте и замените |
| 2 Отказ главного трансформатора | Проверьте и замените | ||
| 3. Короткое замыкание катушки контактора | Проверьте и замените | ||
| 8 | Высокая частота возникновения, но без дуги | 1. Неисправен компонент выпрямителя (внутри машины раздается ненормальный звук) | Проверьте и замените |
| 2. Главный трансформатор поврежден | Проверьте и замените | ||
| 3. C1-C7 Вниз | Проверьте и замените | ||
| 9 | Длительные перерывы в работе и обрыв дуги | 1. Температура главного трансформатора слишком высока, и срабатывает термовыключатель | Перед работой дождитесь охлаждения, обратите внимание на опускание |
| Работает ли температурный вентилятор и направление ветра |
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO