Технологические особенности плазменной резки

Наиболее распространенным плазмообразующим газом является воздух, он доступен и прост. Отрицательной характеристикой применения воздуха является незначительное обесцвечивание и нитрирование (насыщение азотом) кромки реза, которое из-за высокой твердости усложняет последующую механическую обработку кромок, а при сварке увеличивает пористость сварного шва. При плазменной резке имеет значение не только вид плазмообразующего газа /газов, но и определение оптимального давления, обеспечивающего высокое качество реза и наибольшую продолжительность службы электрода и сопла. При повышенном давлении возникают проблемы в начале процесса резки, уменьшается срок службы электрода. При пониженном давлении плазмотрон недостаточно охлаждается, что может привести к двойной дуге и разрушению сопла.

Зазор между соплом плазматрона и листом влияет на скос кромок реза: чем больше зазор, тем больше угол скоса кромки реза. Поддержание постоянной величины зазора обеспечивает получение качественного реза без дефектов на кромках. Уменьшение оптимальной величины зазора приводит к преждевременному сгоранию сопла и электрода. Особенно значительно это проявляется при контакте сопла с разрезаемым листом.
Скорость резки оказывает существенное влияние на качество реза. Она должна быть такой, чтобы угол отставания прорезания нижней кромки от верхней не превышал 5 градусов при микроплазменной резке и 3 градуса при прецизионной микроплазменной резке.

При плазменной резке к повышению себестоимости работ ведет следующее:

• Запоздалая или преждевременная замена сопел и/или электродов плазмотрона. Запоздалая замена, ведет к снижению качества реза, сокращению срока службы остальных деталей и самого плазмотрона, а преждевременная - увеличивает стоимость резки.
• Использование некорректных режимов резки, которые могут существенно сократить срок службы сменных элементов и ухудшить качество реза.
• Небрежное отношение к состоянию плазмотрона - при работе плазмотрона на него попадают брызги расплавленного металла, грязь, металлическая пыль и т.п., что может привести к преждевременному выходу плазмотрона или его отдельных элементов из строя.
• Отсутствие контроля расхода плазмообразующего газа и охладителя. Для надежной работы плазмотрона плазмообразующий газ должен удовлетворять требуемым параметрам влажности, замасленности и давления. Несоответствие первых двух параметров требуемым значениям может привести к электрическому пробою в плазмотроне, а пониженное давление приведет к увеличению диаметра дуги, что уменьшит срок службы электрода и сопла, ухудшит качество поверхности реза и снизит точность вырезки. При недостаточном охлаждении либо при неправильном подключении охладителя произойдет перегрев плазмотрона, что также может привести к выходу из строя плазмотрона или отдельных элементов. 
• При пробивке и непрорезании листа брызги расплавленного металла летят вверх, на плазмотрон. Кроме этого, при непрорезании плазмотрон работает в режиме "пробивки", что сокращает срок его службы и может привести к разрушению плазмотрона.
• Повышенная или пониженная скорость резки. Характерным признаком неправильно выбранной скорости резки является наличие трудноотделимого грата на нижней кромке реза. Кроме того, при заниженной скорости реза увеличивается ширина разреза, что может привести к снижению точности вырезаемой детали. Завышение скорости резки увеличивает вероятность непрорезания листа и ведет к отставанию дуги, из-за чего кромки могут получиться с увеличенным скосом.
• Растяжение дуги. Чаще всего оно возникает в начале и в конце процесса резки, а также при переходе дуги через рез. Это приводит к увеличенному скосу кромок реза и шероховатости поверхности, а в некоторых случаях, к нестабильному горению дуги и даже ее прерыванию из-за срабатывания автоматической защиты источника питания дуги при превышении мощности.
• Механическое повреждение плазмотрона, зачастую вместе с элементами крепления, при механическом контакте с препятствием на траектории движения плазмотрона, чаще всего с поверхностью неровного листа. 
• Вырезку деталей рекомендуется производить по часовой стрелке, т.е. таким образом, чтобы деталь по отношению к линии реза находилась с правой стороны. Вырезать отверстия в деталях рекомендуется против часовой стрелки.
• При пробивке металла толщиной свыше 15 мм резак необходимо установить над листом на высоту 10÷12 мм, а затем после возбуждения дежурной дуги опустить на высоту 6-7 мм со скоростью 10÷15 мм / с.
• Пробивку следует производить таким образом, чтобы количество пробивок свести к минимуму, применяя ее только для вырезки отверстий. Во всех остальных случаях производить врезание с кромки.
• В процессе резки необходимо следить за состоянием сопла и электрода и периодически удалять с внутренней поверхности сопла налет материала электрода при помощи шлифовальной шкурки по ГОСТ 10054-75 (ориентировочно через 1-2 часа работы).
• При увеличении канала сопла более чем на 20% или изменения формы сопло должно быть заменено.
• Электрод следует заменять после того, как его стержень укоротится на 2,5÷3,0 мм.

где
V скорость резки, мм / мин;
I - ток резки, А;
δ - толщина разрезаемого металла, мм;
K - коэффициент, учитывающий вид разрезаемого металла: для углеродистых сталей K=1; для алюминиевых сплавов K=0,6; для медных сплавов K=0,4; для коррозионно-стойких сталей K=0,8.

Окончательно скорость резки устанавливается в зависимости от требований к качеству реза на основе резки пробной планки.

При составлении управляющих программ для вырезки деталей необходимо выполнять требования, обеспечивающие минимальные деформации при резке:

• В первую очередь вырезать отверстия.
• Вырезку деталей начинать от одной из кромок листа, последовательно переходя от одной детали к другой в направлении, к противоположной кромке.
• При составлении карт раскроя деталей для резки рекомендуется применять совмещенные резы, т.е. линия реза разделяет сразу две детали.
• Узкие и длинные детали ( L>6b, где L длина, а b ширина детали) располагать вдоль продольной кромки листа, причем более длинные детали располагать ближе к кромке, от которой начинается резка, более короткие детали располагать к середине листа и к противоположной кромке. Вырезку начинать с узких и длинных деталей, расположенных у кромки.
• При составлении карт раскроя деталей для резки рекомендуется применять совмещенные резы, т.е. линия реза разделяет сразу две детали.
• Начало и направление реза каждой детали должны быть такими, чтобы кромка, соединяющая деталь с основной массой листа, обрезалась в последнюю очередь.
• Вырезку лист деталей длиной свыше 3 м и шириной свыше 0,5 м следует производить с угла, начиная с длинной кромки.
• Если одна деталь занимает большую часть листа, то вырезку необходимо начинать с этой детали.
• При вырезке длинных и узких полос (L>6b) в программе следует предусматривать обратный изгиб детали на величину, определяемую из выражения:
  

где
f - стрелка прогиба полосы на кромку на длине L, мм;
b - ширина вырезаемой детали, мм;
A=0,002 мм -для углеродистых, низколегированных сталей
A= 0,003 мм - аустенитных сталей;

• при вырезке деталей толщиной до 5 мм рекомендуется оставлять перемычки через 1200 мм при ширине деталей менее 100 мм, и через 2000 мм при ширине деталей 100÷200 мм. Длина перемычек должна быть не менее 15 мм.