Иллюстрированное руководство по выбору плазмообразующего газа

Многие производители выбирают системы плазменной резки, в которых используется два газа или несколько газов. Это означает, что для различных применений можно использовать разные плазмообразующие и защитные газы. Резаки, позволяющие использовать несколько газов, — это самые гибкие резаки, которые позволяют выполнять резку различных материалов. В зависимости от типа материала и его толщины используются различные газы с тем, чтобы добиться наилучшего баланса качества резки, срока службы расходных деталей, производительности и общей стоимости обработки. В большинстве руководств по системам плазменной резки большие массивы технологических карт резки и рекомендаций по выбору газа могут сбить оператора с толку. Цель настоящей статьи — привести краткий обзор преимуществ и недостатков каждого газа, а также дать рекомендации для «идеального варианта» резки трех наиболее широко распространенных материалов: низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали и алюминия.

Воздух

Воздух — это самый универсальный плазмообразующий газ. Он позволяет получить хорошее качество и скорость резки для низкоуглеродистой, нержавеющей стали и алюминия. Кроме того, воздух понижает стоимость эксплуатации системы, поскольку нет необходимости покупать газы. Однако воздух тоже не бесплатный. Производственный сжатый воздух должен быть очищенным от таких загрязнений, как частицы, масляный туман и влага. Наилучшее решение для систем воздушно-плазменной резки — это отдельный воздушный компрессор подходящих размеров, рефрижераторный осушитель и набор фильтров для очистки воздуха от частиц, масла и оставшейся влаги. Другая проблема воздушно-плазменной резки — свариваемость кромки реза. При воздушно-плазменной резке происходит определенное нитрирование и окисление поверхности резки. Это может привести к образованию пор в сварных швах. Обычно эту проблему удается решить, просто используя сварочную проволоку хорошего качества с добавками для деазотирования и раскисления. Для многих ремонтных мастерских воздух — это хороший вариант, поскольку обеспечивает универсальность, хорошую скорость, низкие уровни окалины и срок службы деталей, составляющий до 600 запусков. Если в качестве плазмообразующего газа используется воздух, то наилучшим вариантом для защитного газа будет воздух.

Кислород

Кислород стал отраслевым стандартом для резки низкоуглеродистой стали, поскольку он обеспечивает наилучшее качество резки и самую высокую скорость резки по сравнению со всеми остальными плазмообразующими газами. (Не рекомендуется использовать кислород для резки нержавеющей стали или алюминия). Кислород, как плазмообразующий газ, вступает в реакцию с низкоуглеродистой сталью, в результате чего образуются небольшие брызги: каждая капля имеет меньшее поверхностное натяжение. Эти расплавленные брызги легче выдуваются из разреза. Недостаток использования кислорода — его стоимость и меньший срок службы расходных деталей. Однако в современных системах кислородно-плазменной резки наряду с кислородом, как плазмообразующим газом, используются инертные газы запуска (например, азот), позволяя достичь такой же продолжительности службы расходных деталей, как в системах резки с использованием азота или воздуха. Срок службы деталей на этих системах может достигать 800–1500 запусков. Более высокие затраты на расходные детали и газ обычно оправдываются меньшей необходимостью дорогостоящей доработки для снятия окалины и выравнивания скошенных деталей. Если в качестве плазмообразующего газа используется кислород, то обычно воздух используется в качестве защитного.

Азот

Азот применялся в большинстве ранее использовавшихся плазменных резаков. Он все еще остается наилучшим вариантом для резки больших объемов алюминия и нержавеющей стали. При этом качество резки и срок службы деталей имеют очень хорошие характеристики. (Обычно срок службы составляет более 1000 запусков) Однако при резке материалов большой толщины (больше 12 мм) на пределе возможностей Вашей системы плазменной резки следует перейти к использованию смеси аргон-водород. Если в качестве плазмообразующего газа используется азот, то наилучшим вариантом для защитного газа будет воздух. CO₂ работает хорошо, слегка улучшая качество поверхности, скорость резки и срок службы расходных деталей по сравнению с воздухом. Но CO₂ стоит больше по сравнению с воздухом; для подачи адекватного потока нужно использовать газовые баллоны с системой распределительных трубок или объемную систему подачи. Вода — это хороший второй компонент резки для использования с плазмообразующим азотом, если это позволяет система. Ее применение позволяет получить очень гладкую блестящую поверхность резки на нержавеющей стали и алюминии. Резку с использованием воды в качестве второго компонента необходимо выполнять на водяном столе.

Аргон-водород

Вариант аргон-водород подходит для резки листов нержавеющей стали и алюминия большой толщины (> 12 мм). В данной смеси обычно используется 35 % водорода и 65 % аргона (H-35). Аргон-водород — это смесь плазмообразующих газов, при горении которых достигается самая высокая температура и обеспечивается возможность резки материалов самой большой толщины. (Смесь аргон-водород используется в резаках с впрыском воды с силой тока до 1000 А для резки нержавеющей стали толщиной до 152 мм). В резаках с поддержкой использования нескольких газов смесь аргон-водород обеспечивает прямой рез и очень гладкую, почти полированную, поверхность на нержавеющей стали. Вдоль нижней кромки может образовываться некоторое количество окалины в виде зубцов. Со смесью аргон-водород в качестве защитного газа используется азот. Недостаток этой комбинации состоит в ее высокой стоимости.

Иллюстрированное руководство по выбору плазмообразующего газа:

Вывод:

Наиболее подходящий для использования газ в основном зависит от трех условий: качества резки, производительности и экономичности.

• Использование кислорода в качестве плазмообразующего газа с воздухом в качестве защитного газа при резке низкоуглеродистой стали позволяет получить следующие преимущества: наилучшее качество резки, самые низкие уровни образования окалины, минимальная доработка, отличная свариваемость и самые высокие показатели скорости и производительности резки.
• Чтобы обеспечить наилучшее качество резки нержавеющей стали и алюминия толщиной до 12 мм, используйте комбинацию азота (плазмообразующий газ) и воздуха (защитный газ), которая позволит получить хороший баланс качества резки и доступности. Чтобы получить немного более высокие качество и скорость резки, используйте CO₂ в качестве защитного газа. Если позволяет Ваша система, используйте воду в качестве защитного материала, что позволит получить наилучшее качество кромок.
• Наилучшее качество резки нержавеющей стали и алюминия большой толщины можно получить, используя смесь аргон-водород с азотом в качестве защитного газа. БЕРЕГИСЬ! Ваша система должна быть оборудована для безопасного использования смеси газов аргон-водород.
• По соображениям экономии для резки низкоуглеродистой стали, нержавеющей стали и алюминия лучше всего использовать сухой чистый производственный сжатый воздух.