Несколько миллиметров стали — не проблема для плазмореза. Читайте дальше, чтобы узнать все, что вам нужно знать о плазменной резке с ЧПУ!
Существует несколько технологий, которые могут быть использованы для резки листового металла, включая фрезерование с ЧПУ, лазерную резку и плазменную резку с ЧПУ. Если фрезерные станки с ЧПУ используют для резки торец фрезы, то плазморезы используют высокотемпературную плазменную горелку, чтобы прорезать металл. Этот процесс можно сравнить с лазерной резкой, поскольку оба они бесконтактные. Однако плазма работает при гораздо более высоких температурах и поэтому может резать более толстые материалы.
Подобно тому, как 3D-принтеры FDM интерпретируют инструкции по печати в G-код, плазморезы с ЧПУ используют G-код как инструкции для резки. И когда мы говорим «резать», мы имеем в виду именно это. Плазма слишком сильна, чтобы вырезать красивый рисунок в металле; эту работу следует оставить для фрезерного станка с ЧПУ. Плазменная резка в основном используется для резки крупногабаритного листового металла для целей сварки.
Плазменная резка — это хороший вариант для тех, кто часто сталкивается с необходимостью резки металла, поскольку она относительно проста в эксплуатации, как только вы ее настроите. Ограничивающим фактором часто является требуемое пространство мастерской, необходимое как для безопасности, так и для оборудования.
Поэтому если у вас есть необходимость в более тяжелой резке металла, читайте дальше, чтобы узнать, как работает плазменная резка и что вам понадобится для того, чтобы начать резку в своей мастерской. Для начала давайте рассмотрим, как на самом деле происходит процесс.
Принцип работы
Впечатляющая режущая способность плазменных резаков обусловлена их способностью использовать и направлять четвертое состояние материи — плазму. За исключением поверхности солнца или ударов молнии, в повседневной жизни не часто можно встретить плазму. Это очень высокая энергия, которая образуется, когда газ нагревается настолько, что становится электропроводящим.
Принцип работы плазмореза на самом деле довольно прост. Газ под давлением прогоняется через медное сопло. Сопло является частью тщательно разработанной электрической цепи, способной пропускать большой ток, необходимый для ионизации. Когда газ выходит из сопла, он должен пройти через электрическую дугу. Дуга настолько мощная, что ионизирует газ и превращает его в плазму.
Давление воздуха из сопла направляет плазму вниз, к поверхности листа. Плазма проплавляет металл, выталкивая расплавленный материал со своего пути. Это означает, что срез, полученный с помощью плазменной машины, не будет таким чистым, как при фрезерной или лазерной резке.
Требования к станку
Плазменные резаки с ЧПУ могут сильно различаться по размеру, цене и функциональности. Существуют огромные станки, которые режут огромные промышленные компоненты, а также станок размером 1200 на 1200 мм, которые могут поместиться практически в любой мастерской. В целом, эти станки, как правило, точны, но не так точны, как фрезерные станки. Их сильной стороной является скорость; при плазменной резке можно резать металлы со скоростью до 1200 мм в минуту.
Конечно, эти характеристики относятся к коммерческим устройствам. В Интернете можно найти инструкции по изготовлению плазменного резака с ЧПУ «сделай сам», например, инструкцию, размещенную на сайте Instructables. Однако следует помнить, что возможности вашего резака будут зависеть от количества энергии, которую он может генерировать.
Сила тока дуги в значительной степени определяет толщину металлического листа, а также силу сжатия. Большая сила тока позволит создать более мощную плазменную дугу, что означает, что вы сможете разрезать более толстый кусок металла.
Тип металла, который можно резать, зависит от типа газа, используемого для создания плазмы. Итак, далее рассмотрим варианты и то, на что они способны!
Материалы и газы
Важно отметить, что металлический лист становится частью электрической цепи, созданной для генерации плазмы, поэтому резать можно только проводящие металлы.
Тип материала и его толщина зависят от используемого газа. Газ также может влиять на качество резки. Существует множество различных газов и газовых смесей, поэтому мы выделим основные из них:
- Сжатый воздух чаще всего используется для небольших машин и может обеспечить достойный рез стали, нержавеющей стали или алюминия толщиной до 1 дюйма.
- Кислород используется для быстрой и качественной резки низкоуглеродистой стали толщиной до 1,25 дюйма. Он дает более грубый рез нержавеющей стали и алюминия.
- Смесь аргона и водорода предпочтительна для чистых резов нержавеющей стали и алюминия толщиной до 3 дюймов, так как при этом образуется самая горячая плазменная дуга.
- Азот хорошо работает с сильноточными устройствами, обеспечивая хорошую резку сталей и алюминия толщиной до 3 дюймов.
Сегодня вам не нужен модный плазморез, чтобы получить срез, достаточный для большинства сварочных работ (т.е. два куска металла должны прилегать друг к другу ровно без зазоров). Однако, как правило, вдоль линии реза образуются заусенцы, и тем больше, чем толще материал. На рисунке выше показаны заусенцы на очень толстой детали, которые необходимо удалить перед сваркой.
Теперь, когда мы рассмотрели все основы работы станков плазменной резки и то, что она может резать, давайте рассмотрим рабочее пространство, необходимое для этого.
Рабочее место
Когда дело доходит до самих машин, наиболее важными соображениями являются пространство и безопасность. В отличие от многих хобби-систем ЧПУ, плазморезу требуется большая, хорошо проветриваемая площадь для безопасной работы. Это не та машина, которую можно спрятать в угол, как 3D-принтер.
Плазморез должен быть на расстоянии от стен или строений по всему периметру из-за возможности возникновения случайных искр. Это пространство должно быть достаточным для того, чтобы вы могли легко пройти вокруг резака. Пол также должен быть бетонным или из другого огнестойкого материала.
Вам также понадобится место для газового баллона или компрессора и возможно стоит защитить ноутбук для управления станком. Если вы используете баллон со сжатым газом, обязательно соблюдайте рекомендации по безопасному хранению от производителя.
Поскольку для работы этих устройств требуется много энергии, важно проверить источник питания в вашей мастерской, прежде чем вкладывать деньги. Многие машины требуют розетки на 16 или 32 А для питания резака, а для компрессора может понадобиться еще одна розетка с высоким током. Избегайте использования удлинителя, даже если он рассчитан на ток, необходимый вашему станку, из-за особенностей потребления электроэнергии плазморезом.
Столы
Нетрудно догадаться, что процесс плазменной резки обычно требует специальной платформы, на которой осуществляется резка. В процессе резки расплавленный металл выдувается через лист, образуется много дыма, поэтому для безопасной борьбы с ним используется стол для резки. Существуют два основных типа плазменных столов: вентилируемые и водоналивные.
Столы с вытяжкой имеют встроенную вентиляцию, предназначенную для отвода дыма и мусора от обрабатываемого металла. Чаще всего в рабочей поверхности имеются отверстия, через которые твердые частицы отсасываются вакуумом. В этом случае к выходу следует присоединить вытяжную систему турбинного типа. Этот тип стола реже встречается в небольших мастерских.
Водоналивной стол подвешивает обрабатываемый кусок металла над бассейном с водой, которая улавливает дым и мусор. Этот тип стола является самым простым в установке. Правда, вам придется поддерживать воду и периодически чистить ванну, чтобы предотвратить появление плесени.
Столы бывают разных размеров, чтобы удовлетворить самые разные потребности. Промышленные устройства могут иметь длину более 20 футов, но если вы хотите только начать работу, то скорее всего, вы захотите установить на своем рабочем месте стол длиной 4 или 8 метров. Четыре метра — это обычно самый маленький стол, который вы найдете, поскольку это половина размера стандартного листа низкоуглеродистой стали. Стоит заранее убедиться, что вы можете получить материал, подходящий для стола того размера, который вы планируете приобрести.
Ручные резаки
Если у вас нет места для стола, но вы все равно хотите заняться резкой низкоуглеродистой стали, вам стоит обратить внимание на ручной плазморез. Ручной резак — это точно такой же аппарат, только без компьютерного управления и без плазменного стола. Он может быть примерно такого же размера, как небольшой сварочный аппарат MIG. Это означает, что вы получите массу гибкости в использовании вашего резака, но потеряете точность, которая обеспечивается при работе с ЧПУ.
Ручные резаки часто используются сварщиками для удаления заржавевших участков металла перед сваркой новой детали. Для резки материалов с помощью этого устройства рекомендуется иметь какой-либо металлический стол для поддержки и заземления электрического тока.
Безопасность
Учитывая чрезвычайно высокие температуры при которых работает плазменная дуга, существует большая вероятность разбрызгивания расплавленного металла, сильных электрических токов и яркого света, излучаемого плазмой. Поэтому безопасность при работе с этими устройствами имеет первостепенное значение.
Как мы уже говорили, вам необходимо оставить вокруг аппарата пожаробезопасную зону, и настоятельно рекомендуется использовать бетонный пол. Что касается средств индивидуальной защиты, вам также понадобится следующее:
- Защита глаз: Постарайтесь найти плазмобезопасную защитную маску, который позволит вам безопасно смотреть на дугу во время работы.
- Защита рук: Вам понадобятся прочные перчатки для работы с металлом.
- Защита тела: Если вы стоите рядом со столом во время резки, следует надеть сварочный костюм.
- Сварочная штора: если на рабочем месте будут находиться другие люди, повесьте сварочную штору, чтобы защитить их глаза от яркого света.
Программное обеспечение
Как и в случае со многими станками с ЧПУ включая 3D-печать, существует два основных типа программного обеспечения, которое вам понадобится для резки индивидуального дизайна. Первый — это программа проектирования, которая может генерировать файлы DXF. Затем этот файл можно импортировать в программное обеспечение для работы станка, чтобы создать инструкции по резке, аналогичные слайсеру.
Файлы изображений DXF могут быть созданы с помощью нескольких распространенных программ, таких как Fusion 360, Solidworks или Inkscape. Большинство пакетов CAD также могут генерировать файлы DXF.
Настройка файлов для резки может потребовать некоторого обучения. Например, часто требуется вырезать внешний периметр детали в направлении, противоположном внутреннему, чтобы предотвратить деформации детали. Чтобы начать работу, вы можете посмотреть несколько полезных руководств на RuTube.
Почти каждый резак поставляется со специализированным программным обеспечением, необходимым для преобразования изображения DXF в файл резки. Некоторые программы могут даже создавать инструкции по раскрою из отсканированных изображений. Для управления станками «сделай сам» можно использовать программное обеспечение с открытым исходным кодом, например Mach3 для управления ЧПУ.
Применение
Плазменные резаки способные выполнять тяжелые работы при этом относительно недорогие и простые в эксплуатации, делают их ценным инструментом во многих отраслях промышленности. Плазменная резка хорошо подходит для подготовки металлических пластин, которые впоследствии будут сварены или очищены другим способом на другом этапе. Думайте об изготовлении цехов, а не о детальных проектах.
Давайте рассмотрим некоторые примеры, с которыми вы можете столкнуться:
- Металлические рамы: Плазменная резка идеально подходит для резки кронштейнов и соединительных деталей для рам и металлических конструкций. Если вы думаете о создании собственного сверхмощного 3D-принтера или маршрутизатора с ЧПУ, плазморез станет отличным инструментом, который поможет вам на этом пути.
- Вывески: Плазменная резка вывесок может стать самостоятельным бизнесом. Обычно требуется зачистка, но после покраски вывеска выглядит великолепно. Просто загляните на Etsy, где в изобилии представлены вывески, вырезанные плазмой на заказ.
- Строительство: Большие металлические покрытия для зданий или мостов часто вырезаются с помощью плазменного резака. Промышленные машины могут использоваться даже для резки конструкционной стали.
- Промышленное оборудование: Некоторые экскаваторы и другие крупные промышленные машины используют в своей конструкции детали, вырезанные плазменной резкой.
