Механизирани системи за плазмено рязане

• Процесът на плазмено рязане може да се класифицира в четири отделни категории – въздушно плазмено рязане, конвенционално плазмено рязане, плазмено рязане с висока разделителна способност и плазмено рязане с ултрависока разделителна способност
  
  
• Системите за въздушно плазмено рязане използват за плазмообразуващ газ сгъстен въздух, което ги прави относително лесни за експлоатация и достъпни по отношение на разходите
  
  
• Усъвършенстваните ЦПУ технологии предлагат управления със сензорен екран, които са лесни за използване и значително редуцират периода на обучение на новите поколения машинни оператори

Процесът на плазмено рязане е известен със своята простота и способността за рязане на почти всеки метал. Тези характеристики, както и производителността, която предлага, превърнаха плазменото рязане в общоприет металорежещ процес, отличаващ се с широк диапазон от възможности и приложения.

Плазмени технологии

Гъвкавостта на процеса на плазмено рязане, използван комерсиално от 1960-те години, осигурява широките му възможности и приложимост. Той може да се класифицира в четири отделни категории – въздушно плазмено рязане, конвенционално плазмено рязане, плазмено рязане с висока разделителна способност и плазмено рязане с ултрависока разделителна способност.

Системите за въздушно плазмено рязане използват за плазмообразуващ газ сгъстен въздух, което ги прави относително лесни за експлоатация и достъпни по отношение на разходите. Те се предлагат с изходни токове от 12 A до 125 A и максимална дебелина на рязане, варираща от 3 mm до 25 mm. Повечето от тези системи използват инверторна технология на захранване, което осигурява преносимостта им. Редица от тях се предлагат с плазмена горелка и електрически интерфейс, позволяващи употреба и в приложения за механизирано рязане, например върху маса за ЦПУ плазмено рязане.

Системите в категорията на конвенционалното механизирано плазмено рязане обикновено използват един-единствен газ – или въздух, или кислород, и се предлагат само с монтирани на машина плазмени горелки. Те като цяло имат и по-сложни интерфейси, за да предоставят по-високи експлоатационни параметри, когато се използват в приложения със съвременни режещи машини с ЦПУ. Големината на изходния ток за механизираните системи за плазмено рязане варира от 130 A до 1000 A.

Предназначени за висока производителност със средни допуски при рязане на цветни метали с дебелина до 159 mm, тези системи са в сърцевината на корабостроителници, производствени мощности за тежко оборудване и др. Макар някои производители да влагат сериозни инженерни усилия за подобряването на този клас системи, те до голяма степен остават подобни на машините за конвенционално индустриално рязане, които се използват през последните няколко десетилетия.

Високопроизводителното рязане на листов материал и пластини е категорията, получаваща най-голямо внимание по отношение на изследователска и развойна дейност. В резултат системите за плазмено рязане с висока разделителна способност претърпяват огромен напредък откъм качество, скорост, изходна мощност, оперативни разходи и лекота на употреба от представянето на технологията през ранните 1990-те години досега.

При плазменото рязане с висока разделителна способност плазмената дъга преминава през дюза с по-малък отвор, като по този начин напълно се оползотворяват закономерностите на високотемпературната физика. Така се получават по-чисти и правилни ръбове на среза в сравнение с въздушното и конвенционалното плазмено рязане, като същевременно се поддържа приемлив експлоатационен живот на топимите компоненти в плазмената горелка. Съвременният клас от системи за плазмено рязане с висока разделителна способност се предлагат с изходен ток между 130 A и 800 A и могат да режат въглеродна стомана с дебелина от 0,45 mm до 76 mm и неръждаема стомана и алуминий с дебелина до 159 mm.

Системите за плазмено рязане с ултрависока разделителна способност дават възможност за постигане на последователни резултати, отговарящи на ISO диапазон 2 при рязане на мека стомана, и по-добри резултати, отговарящи на ISO диапазон 3, в сравнение с нормалното плазмено рязане с висока разделителна способност. ISO 9013 е международен стандарт, дефиниращ качеството на подложените на термично рязане детайли от 1 до 5, като частите, попадащи в диапазон 1, се смятат за такива с най-добро качество. Плазменото рязане с ултрависока разделителна способност може да осигури получаването на срезове с качество, отговарящо на ISO диапазон 2, за стомана с малка дебелина при ниски токове.

При рязането на мека стомана (с дебелина 19 mm) се постига качество на среза, отговарящо на ISO диапазон 3, за почти цялата продължителност на експлоатационния живот на топимите компоненти. Тези подобрения в качеството на среза обхващат всички типове метали, включително алуминий и неръждаема стомана.

В допълнение, качеството на среза при плазмено рязане с ултрависока разделителна способност е по-равномерно, отколкото при другите видове плазмени технологии. При изпитване, инженери установяват, че детайл, срязан с чисто нови топими компоненти изглежда почти идентично на детайл, срязан с топими компоненти, преминали през над 1000 пуска на машината.

Технологични новости

Винаги се е знаело, че параметрите на движение на машината (точност, ускорение и гладкост), управлението на височината на плазмената горелка (височина на проникване, височина на срез, избягване на сблъсъци и продължителност на цикъла) и CAM софтуерът (последваща обработка за ширина на среза, ходовете в началото и края на среза и оптимизиране на режещите ходове с цел минимизиране на загубите) играят основна роля и влияят върху всеки процес по механизирано рязане по отношение на прецизност на изработка на детайла, оперативни разходи и производителност. В исторически план тези параметри, свързани с всяка една от тези външни системи, са управлявани от програматора и оператора на машината.

В миналото един предвидлив оператор трябваше ежедневно да внимава за множеството параметри на настройка, необходими за постигане на постоянно качество на среза. Това може да включва непрекъснато следене на напрежението на дъгата, газовия дебит и налягане, както и дузина други параметри, за да се получи най-доброто качество на среза с изменението на изходната мощност, дебелината на материала и смяната на топимите компоненти в горелката. В резултат можеше да се очаква, че при процес на рязане, ръководен от експерт в програмирането и опитен оператор, ще се получи по-високо качество, отколкото при процес, извършен от по-невнимателен или неопитен персонал.

Въоръжени с познанието, че по-стабилното и последователно управление на дузините оперативни параметри с критично значение, които оказват влияние на всички нива на ефективност на плазменото рязане, допълнително ще подобри процесите, системните инженери се захващат със задачата. Производителите на тези системи работят в тясно сътрудничество с доставчиците на машинни ЦПУ модули, управления за височината на плазмената горелка и CAD софтуер. След няколко години развойна дейност се появяват най-новите плазмени системи, използващи пълния набор от ЦПУ компоненти за цялостно автоматизиране и координиране на функциите, които повлияват качеството на среза.

Съвременните плазмени системи могат да работят със същите формати на файловете с чертежи, използвани от по-старите машини, и включват по-нов CAM софтуер за анализиране на чертежите на характеристиките на детайла, като отвори, външни конструктивни особености, форма, вид материал и дебелина. Този анализ впоследствие се използва за оптимизиране на режещите ходове с оглед минимизиране на загубите – подаване на най-добрите ходове в началото и края на среза, скорост на рязане, величина на тока и газове, т.е. за настройване на всички параметри на процеса на рязане, които едно време са контролирани от оператора на машината.

В резултат се получават висококачествени плазмено срязани детайли, кръгли, правилни отвори, постоянно добро качество на среза, по-малко производствени прекъсвания благодарение на технология за избягване на сблъсъци на пластините, по-малко скрап заради липсата или по-малкия брой грешки, допуснати от оператора или програматора, и по-бързи цикли между срезовете. Усъвършенстваните ЦПУ технологии предлагат управления със сензорен екран, които са лесни за използване и значително редуцират периода на обучение на новите поколения машинни оператори.

Съображения при избора

Един от най-важните фактори при избора на машина за плазмено рязане е дебелината на материала, който ще се реже. Казано по-просто, трябва да се избере оборудване, което има капацитета да се справи с желаната дебелина на материала. Това важи по-специално за преносимите машини. В сравнение с ръчните устройства, механизираните системи за плазмено рязане обикновено разполагат с достатъчно мощност, за да срежат материал с по-голяма дебелина.

Следващият фактор, на който трябва да се обърне внимание, е качеството на среза. Разбира се, този параметър ще се отрази на крайния продукт, но той ще повлияе и върху последващите производствени етапи, което го прави още по-важен. Стремежът е за получаване на добре изрязани детайли с чисти и гладки ръбове. По този начин се редуцира обемът на необходимата последваща обработка, а срезовете с по-малка ширина ще доведат и до по-малки загуби на материал.
Надеждността е друго важно съображение при закупуването на оборудване за плазмено рязане. Нагряването е фактор с критично значение за режещите машини, което означава, че трябва да се заложи на решение за плазмено рязане с ефективна охладителна система.

Сред ключовите фактори при избора на система за механизирано плазмено рязане са и размерите на детайлите, които определят размерите на масата, желаната скорост на рязане, бъдещите производствени потребности, системата за аспирация на газовете, отделящи се при рязане и, разбира се, наличният бюджет.