Plasma cutting vs. Oxyfuel cutting: Working principle, advantages, and differences

Плазменная резка получила широкое распространение благодаря точности и качеству реза, однако традиционная газовая резка по-прежнему используется в различных процессах.

Кислородная резка по-прежнему широко используется в областях, требующих высокой степени мобильности и маневренности, в частности, для резки толстых стальных заготовок.

Оба метода обладают соответствующими преимуществами и ограничениями: толщина материала, качество резки, маневренность и стоимость компонентов являются основными факторами при определении оптимального выбора. Ниже рассматриваются относительные достоинства каждого метода.

Оглавление

Системы резки металла

Резка металла — это повсеместная процедура, применяемая во многих сварочных производствах, от производственных мастерских до гаражей любителей. Среди известных методик резки металла можно выделить плазменную и газокислородную резку. Несмотря на то, что оба метода имеют свои преимущества и ограничения, выбор оптимального варианта зависит от нескольких факторов, включая состав и толщину металла, местоположение рабочего места, доступные источники энергии и стоимость.

plasma cutting vs oxy fuel cutting

Газокислородные резаки исторически пользовались популярностью при резке металла в полевых условиях благодаря своей мобильности. Однако современный технологический прогресс позволил повысить транспортабельность и плазменных установок. Последующие разделы описывают фундаментальные принципы, лежащие в основе каждого процесса, и основные соображения при выборе наиболее подходящей системы для конкретной задачи.

Основы плазменной резки

Плазменная резка подразумевает использование ионизированного газа для резки металла. Плазма представляет собой смесь газов, преобразованных в высокоскоростную струю с помощью электрической дуги, достигающей температуры в диапазоне 5 000-30 000°C. Генерация плазмы происходит путем подачи энергии, обычно электрической, в поток нейтрального газа — часто сжатого воздуха. Эта энергия вводится в камеру между электродом и соплом (первичными расходными компонентами), ионизируя газ. Возникающая разность давлений проталкивает эту электропроводящую плазму через отверстие сопла, создавая сжатую струю. Большее количество энергии соответствует более высокой температуре дуги и, следовательно, улучшает производительность и эффективность резки.

Плазменные резаки облегчают операции резки и строжки. Средние портативные системы могут резать металл толщиной до 3 сантиметров. Для плазменной резки требуется источник сжатого воздуха и электричество, что затрудняет мобильность. Однако постоянное уменьшение размеров и веса плазменного оборудования — сейчас его вес достигает 9 килограммов — продолжает способствовать повышению мобильности. Кроме того, доступность электроэнергии редко препятствует использованию на строительных площадках, оборудованных сварочными аппаратами и генераторами с приводом от двигателя.

7 преимуществ плазменной резки перед кислородной

Плазменная резка по сравнению с кислородной резкой: Принцип работы, преимущества и различия

1. Лучшее качество резки

Плазменная резка позволяет получить срезы с минимальным образованием окалины, коробления и зон термического влияния. Высококонцентрированная энергия создает узкие пропилы, достигающие примерно 2,5 мм для заготовок толщиной 20 мм.

Плазменная резка уменьшает деформацию тонколистовых металлов, обеспечивая гладкие кромки без вздутий и окалины. Это позволяет использовать экономичные схемы резки и сварки необработанных конструкций.

2. Больше деталей за единицу времени

Несмотря на отсутствие предварительного подогрева и вторичной обработки, системы плазменной резки демонстрируют явные преимущества в производительности по сравнению с кислородной резкой за счет значительно более высоких скоростей.

Высокая производительность плазменной резки обусловлена ускоренной обработкой материалов разной толщины, сокращением времени прожига и быстрой деактивацией резака.

3. Снижение себестоимости продукции

Стоимость одной заготовки при плазменной резке ниже, чем при кислородной, благодаря высокой скорости производства и равномерному распределению эксплуатационных расходов. В частности, плазменная резка позволяет быстро производить большое количество заготовок в час, что позволяет распределить постоянные расходы на большой объем выпускаемой продукции. Кроме того, кромки, обработанные плазмой, обычно практически не требуют вторичной обработки, что еще больше снижает стоимость каждой детали.

Современная плазменная резка обеспечивает увеличенный срок службы расходных материалов, повышенную скорость резки и достаточное качество реза, что позволяет минимизировать затраты на единицу продукции до 50 % по сравнению с традиционными кислородными методами. Технологические усовершенствования в источниках питания для плазменной резки, конструкции резаков и автоматизации способствуют повышению производительности и конкурентным затратам на деталь по сравнению с другими методами резки.

4. Высокая рентабельность

Плазменная резка, пожалуй, является одним из самых экономически эффективных методов термической резки, существующих в настоящее время. Рентабельность установок плазменной резки обусловлена снижением эксплуатационных расходов и повышением производительности, а также минимизацией или даже полным отказом от вторичных операций обработки.

5. Простота в эксплуатации

Одним из преимуществ плазменной резки является отсутствие необходимости регулировать подачу газа или контролировать химическую реакцию горения, в отличие от таких процессов, как кислородная резка. Установки плазменной резки металла предназначены для контактной резки листов, поэтому от оператора не требуется усилий для поддержания оптимального расстояния между резаком и заготовкой.

Параметры резки в автоматизированных системах плазменной резки вводятся и контролируются с минимальными усилиями, что еще больше упрощает эксплуатацию оборудования. Поскольку контактная резка исключает необходимость регулирования расстояния между заготовками, а плазменная резка не требует контроля расхода газа, системы ручной плазменной резки имеют более короткую кривую обучения, что позволяет работникам завода повысить производительность труда за меньшее время.

6. Повышенная гибкость

Плазменная технология может резать любой токопроводящий металл, включая мягкую сталь, алюминий, нержавеющую сталь, медь и большинство других видов металлов. В отличие от плазменной, кислородная резка основана на химической реакции между кислородом и железом, поэтому она подходит только для низкоуглеродистой мягкой стали.

Гибкость и универсальность плазменной резки распространяется и на другие области применения. Например, эта технология может облегчить ручную, управляемую, трубную резку и резку на координатном столе. Кроме того, плазменные системы позволяют строгать, маркировать и резать окрашенные, ржавые и многослойные металлические листы внахлест. В отличие от кислородного топлива, плазма может выполнять как обычную, так и коническую резку металлических решеток.

7. Повышенная безопасность

Для работы систем плазменной резки используется только сжатый воздух, в отличие от кислородной резки, для которой требуется смесь кислорода и горючего газа (ацетилена, пропана, пропилена или природного газа). Среди этих газов чаще всего используется ацетилен, поскольку он обеспечивает более горячее пламя и сокращает время прожига. Однако ацетилен — это нестабильный и легковоспламеняющийся газ, чувствительный к статическому электричеству, а также к повышенному давлению и температуре. Поэтому работа с оборудованием для кислородной резки в таких условиях не может считаться полностью безопасной. Нестабильность и воспламеняемость ацетилена подчеркивает потенциальные опасности, связанные с кислородной резкой. Системы плазменной резки работают исключительно на сжатом воздухе, что позволяет избежать этих рисков и повысить уровень безопасности.

Для чего нужна плазменная резка?

Плазменная резка выполняется на любом типе токопроводящего металла, таком как цветные металлы, мягкая сталь, алюминий и нержавеющая сталь. Мягкая сталь режется плазменным аппаратом быстрее, чем сплавы.

Плазменная резка идеально подходит для раскроя заготовок толщиной менее 25 мм. Плазменная резка отлично подходит для выполнения нестандартных задач, например, для резки металлического пенопласта: металла с ячеистой структурой, который практически невозможно разрезать с помощью кислородной резки. По сравнению с механическими способами, плазменная резка, как правило, намного быстрее и легче выполняет нелинейную резку.

Основы газокислородной резки

При газокислородной резке горящий газ предварительно нагревает сталь до температуры воспламенения. Затем на металл направляется мощная струя горящего кислорода, которая вызывает химическую реакцию между кислородом и металлом с образованием оксида железа, называемого также шлаком. Мощная струя удаляет шлак из пропила.

Oxygen Gas Cutting

При использовании кислородных горелок качество резки, продолжительность предварительного нагрева и толщина металла зависят от типа используемого горючего газа. В сочетании с кислородом для этого процесса чаще всего используются четыре основных горючих газа: ацетилен, пропан, пропилен и природный газ. Топливные газы обычно выбираются в зависимости от типа резки, стоимости, тепловой мощности и потребления кислорода.

Преимущества и недостатки газокислородной резки

  • Кислородные системы подходят для резки толстых листов металла. Типичная ручная кислородная система способна резать сталь толщиной от 15 до 30 сантиметров. При соответствующем выборе сопла и мундштука некоторые кислородно-топливные системы могут резать сталь толщиной даже более 30 сантиметров. Для стали толщиной более 3 сантиметров кислородно-топливные резаки обычно обеспечивают более высокую скорость резки по сравнению с типичными ручными 100-амперными системами плазменной резки.
  • Системы кислородной резки обладают отличной мобильностью для использования в полевых условиях, поскольку им не требуется источник электроэнергии. Некоторые компактные системы кислородной резки весят около 15 кг. Это позволяет операторам легко перевозить баллоны с кислородным топливом, резак и другие компоненты системы для выполнения резки стали практически в любом месте.
  • Увеличенная длина: кислородные резаки могут иметь увеличенную длину, чтобы держать оператора вдали от тепла, пламени и шлака, образующихся во время резки. Большинство шлангов резаков подключаются к набору баллонов на переносной тележке или к стационарной системе коллекторов. Использование длинных шлангов обеспечивает большую мобильность.
  • Универсальность процесса: кислородные резаки могут выполнять резку, сварку, пайку, нагрев и строжку.

Однако у них столько же недостатков:

  • В результате сильного нагрева разрезанные детали могут деформироваться (особенно из тонколистового металла).
  • Достаточно большая ширина реза, что требует определенных припусков на разметочные работы.
  • Низкое качество реза — кромки неровные, с окислами и окалиной. Поэтому перед сваркой или другими работами требуется предварительная обработка кромок.
  • Достаточно высокая себестоимость процесса кислородной резки.

Однако при использовании систем кислородной резки необходимо учитывать несколько факторов: Кислородные резаки обычно используются только для резки черных металлов или металлов, содержащих железо, например углеродистой стали. В большинстве случаев они не используются для резки чугуна, алюминия или нержавеющей стали.

И хотя кислородные горелки не зависят от первичной энергии или сжатого воздуха, они требуют приобретения газа.

Варианты применения

При выборе между плазменными и кислородными системами, скорее всего, будут учитываться и соображения стоимости. Первоначальные инвестиции в систему плазменной резки обычно дороже, чем в систему на кислородном топливе. Однако кислородные резаки требуют постоянных расходов на необходимые газы, которые плазморезам не нужны.

Выбирая между плазменными и кислородными газовыми резаками, спросите себя: какой металл я режу чаще всего и какие самые толстые листы приходится резать?

Если работа постоянно требует резки более толстого металла, то время и деньги, сэкономленные за счет быстрой резки толстого металла с помощью кислородной системы, имеют большое значение. С другой стороны, если важна точная резка нержавеющей стали и алюминия, лучше использовать плазменную систему.

Заключение

Плазма и кислородное топливо используются в большинстве решений для металлообработки, и многим предприятиям было бы полезно иметь в своем арсенале обе системы.

Похожие записи