ИСТОЧНИК

Повышение квалификации
Как развивалась технология плазменной резки металла?

Краткий обзор
Общий ход развития систем плазменной резки металла
Плазменная резка прошла долгий путь с момента разработки в конце 1950-х годов инженерами американской корпорации Юнион Карбид. Сегодня это один из наиболее широко используемых процессов резки металлических заготовок для широкого спектра отраслей промышленности.

Ранние системы плазменной резки (см. Рисунок 1) использовались в основном для резки нержавеющей стали и алюминия толщиной от 10 до более 120 мм. По сегодняшним стандартам эти системы примитивные, но на тот момент они были наиболее практичным методом резки металла. В большинстве случаев плазменные системы устанавливались на режущих станках типа пантографа XY, либо на магнитный индикатор для следования по пути стального шаблона.
Рисунок 1.
Ранние системы плазменной резки металла
Инженеры непрерывно работали над процессом в течение 1960-х годов с целью улучшения качества реза и увеличением срока службы расходных деталей в режущей горелке. Плазменная технология начала набирать обороты, поскольку процесс улучшился, и пользователи узнали о ее способности резать сложные формы из цветных металлов на очень высоких скоростях.
В 1968 г. была введена технология радиальной закачки воды. Эта запатентованная технология относилась к соплу и использовала чистую воду, впрыскиваемую радиально вокруг плазменной струи, чтобы обжать дугу, увеличивая плотность энергии при одновременном улучшении охлаждения сопла и, таким образом, обеспечивая более высокую скорость реза и более качественный рез. В итоге плазмотроны получили техническую способность резать углеродистую сталь на скоростях в 4−6 раз быстрее, чем процесс газокислородной резки.

Примерно в то же время совершенствовалась технология координатно-приводного станка. Микропроцессорная технология управления становилась мозгом машин управления движением, что повышало точность, позволяла достичь более высокой скорости резки, более высокого уровня автоматизации и производительности в цеху.

В течение 1970-х годов технология плазменной резки заменила многие системы для резки стали на основе кислорода толщиной от 6 мм до 40 мм, сохраняя при этом свои позиции на рынках нержавеющих и алюминиевых сплавов. В то время как плазма могла резать сталь толще 25 мм, процесс кислородной резки по-прежнему был более дешевой альтернативой для более высоких толщин.
Хронология основных инженерных прорывов в плазменной технологии
Осветим основные инженерные прорывы в плазменной технологии по годам.

1957 г.
Инженеры корпорации Юнион Карбид разрабатывают и патентуют процесс плазменной резки как расширение процесса газовой вольфрамовой дуговой сварки (GTAW).

1962−1967 гг.
В конструкцию расходных материалов внедрены несколько разработок для продления срока службы расходных деталей и повышения качества резки цветных металлов.

1968 г.
Коммерциализируется технология впрыска воды. Эта технология позволила резать с заготовки с чистыми краями и на более высоких скоростях, а также резать углеродистые стали с приемлемым качеством резки.

1970−1979 гг.
Появились автоматизированные регуляторы высоты (THC) на основе напряжения дуги для более стабильного качества резки и более длительного срока службы расходных деталей.
Рисунок 2.
Появление систем плазменной резки на основе кислорода в начале 1980-х годов позволило улучшить качество реза (внизу) по сравнению с традиционными системами плазменной резки на основе азота (вверху).
1980−1984 гг.
Вводятся системы плазменной резки на основе кислорода, что улучшило качество кромок и их свойства (более мягкие, свариваемые кромки), позволило резать углеродистые стали при более низких уровнях мощности и на более высоких скоростях (см. Рисунок 2).

1984−1990 гг.
Многие разработки в процессе воздушной плазменной резки улучшили портативность и снизили уровень мощности для ручной резки и механизированной резки на малых толщинах.

1990 г.
Разработаны конструкции источников питания с использованием широтно-импульсной модуляции, улучшенным контролем выходных токов. Некоторые системы начали использовать более легкие, меньшие инверторные источники питания, подходящие для портативных ручных плазменных систем.

1992 г.
Внедрена технология кислородного процесса с увеличенным сроком службы. По сути, это был управляемый микропроцессором метод регулировки давления плазмообразующего газа и силы тока источника питания. Это увеличило срок службы расходных деталей резака в 4−6 раз и снизило стоимость плазменной резки металла.

1993 г.
Разработана плазменная технология высокой точности — метод, для реализации которого потребовалась более ранняя технология резки кислородом с длительным сроком службы. В рамках плазменной технологии высокой точности была создана новая конструкция сопла, которая увеличила плотность энергии плазменной дуги в 4 раза, что позволило сделать более прямые, чистые резы в широком диапазоне толщин.

1996 г.
Появление автоматизированных систем управления потоком газа, которые взаимодействовали с системами ЧПУ. Эти элементы управления потоком газа устранили некоторые из возможных ошибок из-за оператора станка при настройке параметров процесса резки.

1996−2006 г.
Произошло много событий в области улучшения качества, производительности резки и автоматизации многих параметров резки. В частности, появилась технология интегрированной плазмы — системы, которая тесно связана с ЧПУ, плазменным источником питания, управлением потоком газа, программным обеспечением CAM и системой контроля высоты. В итоге работа оператора машины термической резки металла стала намного проще и процесс стал существенно меньше зависеть от опыта оператора.

2007−2015 гг.
Технологии плазменной резки металла развивались быстрыми темпами. Одним из достижений оборудования является их полная интеграция со станками ЧПУ. Новые ЧПУ имеют доступ к сенсорному экрану, что сводит к минимуму количество кнопок для управления машиной термической резки, и делает работу такой же простой, как работа в любой программе на базе пользовательской ОС для домашнего компьютера. Обучение операторов упрощается даже для самых больших и сложных станков плазменной резки с ЧПУ.
Оператору не нужно вносить коррективы
Работа оператора также была упрощена благодаря улучшению функций автоматической калибровки высоты. Оператору не нужно вносить коррективы, связанные с выработкой расходных материалов.

Резка отверстий улучшена с помощью большой базы данных в автоматизированной системе управления производством CAM, которая распознает функции системы автоматизированного проектирования CAD и реализует наилучший возможный путь реза и параметры плазменной резки, включая изменения подачи защитного газа, которые почти устраняют конус при резке отверстий (см. Рисунок 3).

Этот процесс понятен для оператора станка и технолога, что устраняет необходимость в дополнительном обучении.
Рисунок 3.Резка отверстий улучшилась с первых моделей (сверху) плазменной резки. Сегодняшняя плазменная технология может обеспечить точно вырезанные отверстия, которые соответствуют очень жестким спецификациям (внизу).
Новейшая технология вентилируемого сопла и смешивания газов улучшила качество кромок из нержавеющей стали. В результате сейчас у заготовок края более ровные и чистые.

Системы воздушно-плазменной резки от основных производителей также значительно улучшились с точки зрения качества резки, срока службы расходных материалов и рабочих циклов. Эти системы, в первую очередь предназначенные для портативной и ручной резки в цехе, теперь доступны с быстросменными механизированными горелками и легко взаимодействуют с различными станками с ЧПУ.

Системы доступны от 30-амперного источника тока, который работает на бытовом напряжении 220 В для резки материалов толщиной до 1 мм, до промышленных источников на 125 ампер и 100-процентным рабочим циклом, который может резать металлы толщиной до 25 мм. Обе портативные системы могут быть оснащены ручной горелкой или механизированным резаком.

Промышленные механизированные системы плазменной резки металла обычно имеют 100-процентный рабочий цикл, и предназначены для использования различных газов для точной настройки качества реза для различных материалов. Эти системы доступны в различных размерах и мощностях от 130 до 800 ампер.
В 2021 г. компания Источник начинает поставки современных систем плазменной резки металла на российский рынок.
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы быть в курсе последних новостей нашей компании
Made on
Tilda