Как определить оптимальные параметры резания при плазменной резке?

Эффективность плазменной резки, напрямую зависит от правильно подобранных рабочих параметров. Они определяют качество резки и производительность выполняемого процесса. При плазменной резке основными рабочими параметрами являются: состав плазменного и вихревого газа, сила тока дуги, дуговое напряжение, факельный зазор, скорость резания и диаметр сопла. В данной статье, подробно рассмотрим влияние всех перечисленных параметров на процесс резания, а также определим их оптимальные величины.

Состав плазменного и вихревого газа. Газы сильно влияют на качество резания. В зависимости от свойств разрезаемого материала используются различные газы и газовые смеси. Перечень рекомендуемых газов приведен в таблице.

Воздух в основном состоит из кислорода (21%) и азота (70%). Поэтому при резке воздухом одновременно используются полезные свойства обоих газов. Однако данная концентрация газов не является оптимальной. Из-за своей дешевизны воздух используется при резке низколегированных сталей. Кислород это газ, который взаимодействуя с нагретой стальной заготовкой, приводит к её резкому окислению с выделением большого количества тепла, благодаря чему скорость резания увеличивается. Однако слишком большое повышение температуры в зоне резания приводит к оплавлению краев заготовки и образованию шлака. Кислород в основном применяется в качестве плазменного газа при резке низкоуглеродистых конструкционных сталей.

Водород имеет очень хорошую теплопроводность, благодаря чему дуга имеет боле высокую плотность энергии, но из-за малой атомной массы он не пригоден для выталкивания расплава из зоны резания. Азот и аргон это инертные газы, которые имеют большую атомную массу. Они довольно эффективно выталкивают расплав из зоны резания, но из-за своей низкой проводимости также не применяются в качестве плазменного газа. Для достижения эффективного процесса резания вышеперечисленные газы применяются в виде смесей. Например, газовая смесь, используемая в качестве плазменного газа, сочетает в себе хорошие тепловые свойства за счет водорода (до 30% в смеси) и большую атомную массу за счет аргона. Стоит отметить, что азот благодаря своей инертности часто используется в качестве вихревого (защитного) газа. Рекомендуемое рабочее давление газов в зависимости от толщины и марки материала приведены далее в таблице.

Сила тока плазменной дуги напрямую зависит от материала и толщины разрезаемой заготовки. Для резания черных металлов применяется меньшая сила тока, чем при резании цветных металлов и сплавов. Например, для резания заготовки из углеродистой стали толщиной t=20мм, достаточно применить силу тока порядка 80 ампер, а при резании алюминиевой заготовки той же толщины, сила тока уже должна быть 120 ампер. При увеличении толщины заготовки, сила тока также возрастает. Рекомендуемые значения силы тока в зависимости от материала и толщины заготовки приведены в таблице.

Диаметр сопла определяет объём газа выходящего в зону резания за единицу времени. Чем больше толщина разрезаемого металла, тем больше нужно газа и тем больше должен быть диаметр сопла. Однако точный диаметр сопла определяется по силе тока (в далее приведенной таблице), так как только в этом случае будет обеспечено стабильное горение дуги.