Электродные материалы для аппаратов плазменной резки

Введение

Что такое плазменная резка? Как происходит весь процесс? Из каких частей состоит плазморез? В этой статье мы ответим на эти вопросы и предоставим вам важную информацию об электродных материалах для плазменной резки.

Технология плазменной резки: Механизм и преимущества

[1]

Плазменная резка - это процесс, в котором используется высокоскоростная струя ионизированного газа, называемая плазмой, для разрезания электропроводящих материалов. Процедура включает в себя несколько ключевых этапов:

1. Инициирование дуги: высокочастотная искра ионизирует газ внутри плазменной горелки, создавая проводящий канал для электрической дуги.

2. Формирование плазмы: Электрическая дуга нагревает газ до чрезвычайно высокой температуры, превращая его в плазму. Затем эта плазменная струя с высокой скоростью вылетает через сопло.

3. Резка материала: Интенсивное тепло плазменной струи расплавляет материал в месте резки, а высокоскоростной поток газа сдувает расплавленный металл, создавая точный разрез.

Этот процесс имеет ряд преимуществ перед традиционными методами резки:

• Скорость: он значительно быстрее традиционных методов резки, особенно при обработке тонких материалов.
• Точность: Обеспечивает чистые и точные срезы с минимальными зонами термического воздействия, что снижает необходимость во вторичной обработке.
• Универсальность: Возможность резки широкого спектра металлов, включая углеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, медь и различные сплавы.
• Экономичность: Более низкие эксплуатационные расходы по сравнению с другими методами резки, такими как лазерная резка, благодаря снижению расхода расходных материалов и необходимости технического обслуживания.

Станок плазменной резки: Компоненты и важность

Машина плазменной резки состоит из нескольких ключевых компонентов. Они работают вместе для выполнения процесса резки. Вот основные компоненты:

1. Источник питания:

Источник питания отвечает за обеспечение необходимой электрической мощности для генерации плазменной дуги. Его важность заключается в определении мощности аппарата и возможностей резки, которые обычно варьируются от 30 до 400 ампер.

2. Плазменный резак:

Плазменный резак содержит электрод и сопло, через которые направляется плазменная дуга. Он разработан таким образом, чтобы выдерживать высокие температуры и обеспечивать точный контроль над процессом резки.

3. Электрод:

Электрод генерирует дугу, которая ионизирует газ, образуя плазму. Это важнейший компонент, влияющий на стабильность и качество плазменной дуги. Обычно он изготавливается из меди с высокопрочной вставкой, например из гафния или вольфрама.

4. Сопло:

Сопло направляет струю плазмы на заготовку. Оно обеспечивает сфокусированную и высокоскоростную плазменную струю, изготавливается из материалов, устойчивых к высоким температурам.

5. Подача газа:

Газопровод обеспечивает подачу газа, необходимого для создания плазмы, например сжатого воздуха, кислорода, азота или аргона. Выбор газа влияет на качество и эффективность резки и зависит от материала, который разрезается.

6. Панель управления:

Панель управления позволяет оператору регулировать такие параметры, как сила тока, расход газа и скорость резки. Современные аппараты оснащаются цифровыми интерфейсами для более точного управления и простоты использования.

Эти компоненты работают вместе, создавая высокотемпературную плазменную дугу, которая эффективно и точно плавит и разрезает материал заготовки.

Материалы электродов для машин плазменной резки

Электроды играют ключевую роль в аппаратах плазменной резки, напрямую влияя на производительность резки и долговечность оборудования. В резаке плазменной резки электрод располагается в центре, а сопло - чуть ниже. Эти два компонента считаются расходными деталями в плазменной резке. Расходные детали нуждаются в своевременной замене, поскольку сильно изношенные электроды, сопла и вихревые кольца могут создавать неконтролируемые плазменные дуги. Такие дуги могут легко привести к серьезным повреждениям резака.

Для продления срока службы и улучшения эксплуатационных характеристик электродов используются следующие основные материалы:

1. Медь:

- Свойства: Отличная электропроводность и теплоотдача.

- Применение: Формирует основное тело электрода, обеспечивая основу для высокопрочных вставок.

2. Гафний:

- Свойства: Высокая температура плавления, отличная прочность и проводимость.

- Применение: Часто используется в качестве вставки в кончик электрода для повышения производительности и срока службы.

3. Вольфрам:

- Свойства: Высокая температура плавления и хорошая проводимость.

- Применение: Используется в некоторых электродов для его долговечность при высоких температурах.

Усовершенствованный электродный материал: Гафниевая проволока

Гафниевая проволока:

Последние достижения в области электродных материалов выявили преимущества использования в электродах вставок из гафниевой проволоки. Гафниевая проволока обладает рядом преимуществ.

Высокая температура плавления Hf позволяет ей выдерживать экстремальные температуры плазменной дуги, что ведет к увеличению срока службы электрода. Такой срок службы означает меньшее количество замен электродов и меньшее время простоя. С точки зрения производительности, гафниевые электроды обеспечивают стабильное возникновение и поддержание дуги, что приводит к более чистым резам и снижает необходимость частой замены электродов. Хотя электроды из гафния могут быть изначально более дорогими, их более длительный срок службы и улучшенные характеристики могут сделать их более рентабельными в долгосрочной перспективе за счет снижения общих эксплуатационных расходов.

Гафниевая проволока в сравнении с циркониевой проволокой:

1. Различия в производительности:

Благодаря своим свойствам материала гафниевая проволока, используемая в соплах для плазменной резки, может сохранять хорошую химическую стабильность и коррозионную стойкость в высокотемпературной газовой среде плазмы. Ее высокая температура плавления обеспечивает стабильность режущего сопла, предотвращая плавление и деформацию. Циркониевая проволока, напротив, подвержена окислению и коррозии, а также подвержена тепловому расширению во время высокотемпературной резки, что приводит к деформации режущего сопла и делает его более легко повреждаемым.

2. Сценарии применения:

Гафниевая проволока идеально подходит для высокоточной резки и обработки благодаря своей высокой коррозионной стойкости, химической стабильности, высокой температуре плавления и хорошей устойчивости при резке. Она особенно подходит для резки сложных материалов. С другой стороны, циркониевая проволока используется в основном для резки в условиях низких требований, например, при резке медных и алюминиевых материалов, где требования к долговечности и стабильности менее жесткие. [2]

Заключение

Аппараты плазменной резки являются важнейшими инструментами в современной металлообработке, обеспечивая непревзойденную скорость, точность и универсальность. Выбор материала электрода имеет решающее значение для производительности и эффективности этих машин. Последние достижения, такие как использование гафниевой проволоки, значительно улучшили возможности технологии плазменной резки, обеспечив более чистые срезы, длительный срок службы электродов и общую экономию средств. Понимание важности высококачественных электродных материалов и информированность о технологических достижениях могут помочь операторам достичь оптимальных результатов в операциях резки. Дополнительную информацию можно получить в компании Stanford Advanced Materials (SAM).

Ссылки:

[1] The Open University. (2018). Плазменно-дуговая резка. The Open University. https://www.open.edu/openlearn/science-maths-technology/engineering-technology/manupedia/plasma-arc-cutting

[2] Xu, S. (2005). Обработка циркониево-гафниевой проволоки и ее применение в электродах для плазменной резки. Chinese Journal of Rare Metals. https://www.cqvip.com/qk/93288x/200501/15443902.html