История создания и принцип работы плазменной резки

Оглавление

Аппараты для плазменной резки становятся доступнее с каждым годом, не только для предприятий, но и для частных предпринимателей.  Хотя еще совсем недавно позволить себе такое оборудование могли только большие заводы, т.к. у него была очень внушительная стоимость и габариты.

Сам аппарат для резки плазмой состоит из источника тока с осциллятором, компрессора, кабель-шлангового канала и плазмореза.  С компрессором, источником тока и кабелем со шлангом в принципе все понятно, а вот что такое плазморез и как он работает, разобравшись в этом, можно понять как все работает.

Принцип работы плазменной резки

Чтобы понять принцип работы всей установки, необходимо изучить, как работает плазмотрон. Именно в нем происходит процесс преобразования обычного газа в высокотемпературную плазму, способную с легкостью разрезать любые металлы.

Плазмотрон состоит из трех основных компонентов: электрода; сопла; устройства закручивающего поток газа.

устройство плазмотрона

Компрессор качает сжатый воздух, или газ по шлангу в плазмотрон. В плазмотроне воздух попадает в специальный канал с закручивающим устройством. При этом поток воздуха закручивается вихревым методом.

В это время специальное устройство осциллятор подает ток высокого напряжения для создания дежурной дуги. Эта дуга возникает между электродом и соплом. Она заполняет собой все пространство канала, по которому движется закрученный воздух. Температура дуги достигает восьми тысяч градусов.

При прохождении через канал заполненный дугой воздух ионизируется и нагревается. Благодаря ионизации он становится способным проводить электрический ток. Благодаря разогреву он увеличивается в объеме до 50-100 раз.

Затем поток ионизированного прогретого воздуха проходит через обжимающее сопло. Благодаря большому расширению при нагреве и узкому каналу сопла, скорость потока воздуха становится очень большой на выходе, и может достигать до трех км. в секунду. При этом температура такого потока может доходить до тридцати тысяч градусов.

На выходе из сопла вылетает тончайшей струей раскаленная плазма, с огромной скоростью и высочайшей температурой.

Такой поток, созданный из обычного воздуха способен мгновенно резать металл, с высокой скоростью и качеством реза.

Поток плазмы очень узок, благодаря этому получается узкий рез. Кроме того, расплавленные частицы металла моментально выдуваются этим потоком. Кромки реза после этого нет необходимости обрабатывать, они получаются гладкими.

Если вы заинтересованы в приобретении подобного оборудования, то наша компания как раз специализируется на продаже аппаратов для плазменной резки. Мы можем предложить самое разное оборудование для этих целей,  и расходные материалы. Благодаря прямым договорам с ключевыми производителями, наши специалисты предложат Вам оптимальные варианты цены и качества.

История плазменной резки

В отечественной промышленности история плазменной резки начинается в пятидесятых годах двадцатого века. Индустрия производства изделий из металла  тогда развивалась ударными темпами. Вместе с развитием промышленности параллельно велись научные разработки, во множестве научно исследовательских институтов.

Толчком для получения технология, которая используется  в принципе работы плазменной резки, стала острая потребность в продукции, изготовленной из листовой стали. Советской промышленности нужны были детали из самых разных листовых металлов и сплавов, таких кА нержавеющие, алюминиевые, медные, латунные, жаропрочные и т.д.

В то время в основном использовалась только газокислородная резка. Но те стали, которые ей не поддавались, было проблематично вырезать. Их вырезал, используя фрезерный станок, либо сверлили очертания детали, а затем вырубали.  Конечно, такая технология была очень трудоемка, не экономична,  а самое главное занимала много времени.

А промышленность нуждалась в серийных производствах, и эффективная, быстрая резка металла была ключевым моментом, тормозившим весь остальной процесс.

И вот именно когда сложилась большая нужда для открытия нового способа резки, в одном из изданий в Америке вышла совсем небольшая, но исторически важная статья.  В этой статье был описан совершенно новый принцип работы плазменной резки. В ней американцы сипользовали для создания плазмы аргон, и производили раскрой листов из нержавейки.

Этой статьёй серьезно заинтересовались наши ученые. А денег тогда на науку не жалели, и практически сразу занялись разработками новой технологии.

Истрия плазменной резки Советского Союза обязана трем ведущим институтам, которые включились в разработку. Это были институты, которые ранее занимались научными разработками в области сварочных технологий.

Это был Центральный институт технологии судостроения, Институт Электросварки Патона и Всесоюзный институт электросварочного оборудования.

Принцип работы плазменной резки предполагал разработку совершенно новой линейки оборудования. Центральный институт технологии судостроения занялся разработкой оборудования для резки листов.  Всесоюзный институт электросварочного оборудования начал проектировку и создание новых источников тока. Также они занимались разработкой самого плазмотрона. 

Совместные усилия советских ученых быстро дали свои практические плоды. В 1962 году удалось на практике применить принцип работы плазменной резки. Для этого были использованы уже существовавшие генераторы ПСО-500. Это были источники вторичного тока, с постоянным током, и включалось их несколько штук последовательно. А плазмотрон был сделан с использование эпоксидной смолы. Детали плазмотрона были залиты эпоксидкой.  С таким оборудование специалисты Всесоюзный институт электросварочного оборудования смогли отремонтировать трубопроводы из нержавейки в соне активности атомохода «ленин».

Производство плазморезов еще не было налажено, а принцип работы плазменной резки уже использовался на заводе «Красный Выборжец», и «кировском» заводе. На этих заводах были размещено оборудование газоэлектрической резки. В них был использован тот же принцип плазменной резки, но в связи с запретом советской цензуры употребления слова «плазма», их назвали газоэлектрическими. В этих апаратах использовался специально разработанный для этих целей вторичный источник тока ИПГЭ-500. У него напряжение на электродах в режиме холостого хода равнялось 300 вольт. Рабочая сила тока выдаваемая источником равнялась 500 ампер. В качестве рабочего газа, который преобразовывался в плазму, использовалась смесь аргона и водорода. Такие установки были размещены и на других заводах.

Дальнейшее развитие отечественной истории плазменной резки опять обязано публикации в журнале. В одном из специализированных изданий Welding gournal опубликовалась небольшая но важная иyформация. В ней говорилось, что для изготовления электрода может быть использован такой металл как цирконий, и это позволит его использовать оборудовании, работающем в качестве газа на простом воздухе.

Специалисты Всесоюзного института электросварочного оборудования, занялись этой разработкой. Наши ученые быстро разобрались как, можно возбуждать воздушный газ, и спроектировали свой катод, который был лучше по характеристикам.  В их катодах была предусмотрена вставка из металла гафния. Эти катоды по характеристикам получились гораздо лучше иностранных аналогов, и были запатентованы и запущены в массовое производство. Затем патенты на эти катоды были куплены разными странами.

Примерно в то же время, в Челябинске при производстве труб большого диаметра на трубопрокатном заводе возникла потребность в новой технологической операции. Трубы было  необходимо обрезать на концах после сварочных работ. Раньше для этого использовалась газовая резка, но с увеличением производства, мощности газорезательного  оборудования стало не хватать. Тогда вместо газовой резки решили использовать новый принцип работы плазменной резки. И в качестве плазмообразующего газа было решено использовать обычный воздух. Это стало одним из ключевых моментов в истории плазменной резки.  Буквально в течении нескольких месяцев задача была решена. Была не только проведена разработка нового типа, плазмотрона, но и было запущено его производство. В итоге оборудование успешно заработало в Челябинске в кратчайшие сроки.  Кроме того линии по производству труб другого размера, также стали использовать принцип работы плазменной резки.

Параллельно этому была спроектирована и произведена первая отечественная установка плазменной резки. Называлась она АПР-401.  У нее был металлический корпус, внутри которого был размещен трансформатор тока с выпрямителем.  Еще в установке присутствовал небольшой блок управления, осциллятор. Характеристики по холостому ходу напряжение в триста вольт, по силе тока в четыреста ампер.  Горелка – плазмотрон маркировалась как ПВР-1. Он мог работать, используя в качестве плазмообразующего газа воздух, или кислород. Этот плазмотрон в виде модификаций используется на некоторых производствах и в наши дни. Серийным производством АПР-401 занялся один из заводов в Армении.

В институте Патона тоже не теряли времени даром, они спроектировали и произвели аппарат под названием Киев-1. Он состоял из силовых трансформаторов в количестве трех штук, и отдельного блока по выпрямлению тока.

Центральный институт технологии судостроения спроектировал и создал первую на то время в СССР машину портальной резки. Машина. Машина называлась «Кристалл» и оснащалась числовым программным управлением. Впервые в ней был использован принцип работы плазменной резки с ЧПУ. Такие машины поставлялись в судостроительный сектор, хотя другие предприятия, тоже были заинтересованы в их получении.

В связи с появлением возможности в СССР производить мощные тиристоры, было решено использовать эти полупроводники в сварочных установках. Так в 1973 году Центральный институт технологии судостроения занялся разработкой новой марки машины для плазменной резки АПР-402. А через два года, благодаря тиристорам была модернизирована предыдущая установка АПР-401, в установку АПР-403. В комплекте с ней производился новый плазмотрон ПРВ-401. С его помощью можно было работать как в механизированном, так и в ручном режиме. Кроме того в нем было применено водяное охлаждение на токе в четыреста ампер.

В 1977 году принцип работы плазменной резки был использован в новой установке УПР-201. Она была предназначена для использования в ручном или полуавтоматическом режиме. Основное направление использования предполагало резку металлолома. Примечательно, что в ней было снижено, напряжение на холостом ходу. Оно составляло всего 180 вольт. Ток аппарата составлял двести ампер. Для него был создан плазмотрон ПРВ-202. Этот плазмотрон с различными доработками производится и в настоящее время. Установка с таким низким напряжением холостого хода, давала сбои при розжиге дежурной дуги. 180 вольт пришлось сделать, чтобы соответствовать требованиям техники безопасности.

В дальнейшем в СССР была изменена величина использования напряжения для плазмотронов воздушной резки. Благодаря этому в 81 году в истории плазменной резки появился новый аппарат для ручной работы УПРП-201.  В его плазмотроне в режиме холостого хода было двести двадцать вольт.

Уже через год появилась еще одна установка АПР-404. В ней напряжение в режиме холостого хода  было еще увеличено, и составил 320 вольт. К ней прилагался плазмотрон ПРВ-402, который имел возможность быстрой замены. Это сделали для увеличения производительности, за счет уменьшения простоя, когда меняется электрод или сопло. Поменять весь плазмотрон получается намного быстрее, чем заменить в нем расходные материалы.

плазмотрон прв-402

АПР-404 этот агрегат в истории СССР был самым массовым, из применявших принцип работы плазменной резки. Производство агрегата было налажено на протяжении двадцати лет, приблизительно по пятьсот единиц в год.

установка плазменной резки апр-404

установка плазменной резки апр-404

 Не смотря на столь долгую историю, машины производства СССР под маркой АПР и в наше время до сих пор успешно функционируют на множестве заводов.

Если вас интересует оборудование для сварки или резки при помощи плазмы, то наши специалисты могут проконсультировать Вас по всем интересующим вопросам. У нашей компании обширные многолетние связи с производителями такого оборудования и расходных материалов. Благодаря тому, что мы являемся официальными дилерами, наши цены на аппараты плазменной резки и расходные материалы будут максимально интересны.

Адрес

111123, Россия, г. Москва
Шоссе Энтузиастов, д. 56, стр. 1, офис 203
+7 (495) 780-43-98

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.