Технология кирпичной кладки: принципы возведения стен (видео)

Технология кладки стен из кирпича

Классификация кладки

Толщина стенки из этого камня пропорциональна его параметрам и её принято измерять числом кирпичей, которые уложены по её толщине. Укладка размером в 250 миллиметров – это кладка в 1 кирпич, 380 миллиметров – укладка в 1,5 кирпича, 510 миллиметров – кладка в 2 кирпича, 640 миллиметров – два с половинкой, а укладка в 120 миллиметров называется укладкой в полкирпича (смотрим рис.).

Виды кирпичной кладки стен различают простой, средней и повышенной сложности. Простейшая стена имеет усложнённые участки не больше 10 % от всего размера кладки. Стены с усложнением от 20 % до 40 % считаются средней сложности. Стенки, которые выше этих показателей, считаются сложными стенами.

Некоторые термины каменщиков:

  • Постель – это слой раствора, на который идёт укладка камня. Между камнями образуется пространство. Его заполняют раствором, оно называется швом. Толщина шва – не больше 12 миллиметров. Они заполняются полностью или частично. Швы, заполненные полностью – вогнутые или выпуклые.
  • Впустошовку – разновидность кладки, при которой будет проведено последующее оштукатуривание или облицовка стенки.
  • Штраб – прерывание укладки или неодновременная кладка при перпендикулярном соединении стенок. При укладке происходит рост величины стены, поэтому приходится пользоваться лесами или ставить подмостки.

Как правильно класть кирпич

Особенность материала: он отлично действует на сжатие и отвратительно на изгиб. Это лежит в основе всех кирпичных сооружений – они функционируют на сжатие. Этого легко достичь, соблюдая принципы разрезки:

  • Принцип №1 – плоскость первого ряда обязана быть горизонтальной и перпендикулярной воздействию сжимающей силы, расположена параллельно к другой плоскости.
  • Принцип №2 – плоскость второго и плоскость третьего ряда обязаны быть перпендикулярны к плоскости первого ряда и быть перпендикулярны друг к другу.
  • Принцип №3 – тяжесть от верхнего камня обязана распределяться на 2 кирпича под ним. Это правило гарантирует общую работу отдельных кирпичей и не допускает присутствие изгибающей силы в одиночных камнях.

Имеется 3 основных типа перевязки шва (смотрите рисунок):

  1. Цепной (в один ряд)
  2. В 3 уровня ,
  3. Многоярусный .

При цепной укладке первый уровень камней кладут ложком, следующий – тычком. Тычковые уровни кладут так, чтоб каждый второй камень захватывал шов второй плоскости разрезки ряда под ним на 25 % кирпича по отношению к ложковому ряду. При таком способе кладочные швы перекрываются по каждому ряду. А это позволяет сделать укладку цельной. Подобные приёмы применяют при реставрации монолитности ветхой кирпичной укладки.

Перед строительством стен надо построить фундамент, как это сделать читайте тут.

Инструмент для кладки кирпича

Набор принадлежностей кирпичной укладки прост:

  1. Кирка . Это молоток для дробления камней.
  2. Уровень . Чем длиннее, тем лучше.
  3. Расшивка . Она придаёт очертания шву.
  4. Отвес . Дублирует уровень.
  5. Шаблон для укладки кирпича.
  6. Уголок каменщика (для натяжения шнурка причалки).
  7. Порядовка . Рейка с линейками для разметки толщины швов.
  8. Мастерок . Кельма . Это маленькая лопатка с ручкой для нанесения раствора.

Для проведения работы выше 150 сантиметров необходимы подмости. Желательные размеры: высота – 120 сантиметров, ширина – 260 сантиметров, длина – не менее 3 метров. Часто для раствора используют обычное ведро и лопату. Если кладка ведётся быстрым темпом, бригадой каменщиков, то можно задействовать бетономешалку для приготовления качественного раствора.

С чего начинать кладку кирпича

Возведение стен из кирпича начинают с подсчёта требуемого количества камня. Это позволит определить его точную стоимость и выполнить работы в срок. Кладка из кирпича измеряется в метрах квадратных, если она в полкирпича. Если больше – в метрах кубических. Выяснить, сколько кирпичей в кубе кладки, поможет два метода подсчёта:

  1. Усреднённый расход материала на куб кладки.
  2. Средний расход материала на метр кубический кладки.

Первая методика хороша, если стенка однородна по толщине и применяется один сорт кирпича. Но если стена имеет толщину 2,5 кирпича и выложена из двойных и одинарных кирпичей, то этот метод не даст правильного ответа.

На число камней в стенах играет два показателя – тип применяемого кирпича и толщина растворного шва. Пренебрегать ими нельзя – ведь их объём может давать до 30 % всего объёма дома. Если Вы человек состоятельный и планируете ещё что-то строить – можно покупать кирпич с запасом. Но если Вы строите с целью сэкономить за счёт личного труда, ограничены в финансах – то лишнего брать не стоит.

Новички строители часто рассчитывают количество исходя из объёма стен и объёма одного кирпича. Этот способ даёт ответ – 512 штук в метре кубическом. Но пренебрежение швами даст больше сотни лишних камней. Точно вычислить количество невозможно, так как невозможно идеально выдержать толщину растворного шва. Либо этот расчёт займёт несколько дней. При подсчёте важно не забыть вычесть объём дверных и оконных проёмов, прибавить объём внутренних перегородок. Возможно, Вы будете строить из кирпича ступени, а перегородки над окнами и дверями будете делать из блоков. Небольшое количество должно быть на случай боя и возможных изменений в конструкции сооружения. Из остатков кирпича или боя можно потом соорудить лавочку, столик, душ или туалет в конце огорода.

Раствор для кладки

Состав и методика приготовления смеси играет большую роль и отражается на качестве кладки. На роль вяжущего вещества идёт цемент или известь . Заполнителем является песок. Песок должен быть чистым и просеянным. Количество цемента влияет на эластичность массы раствора. Песка в растворе должно быть от трёх до шести раз больше, чем цемента. Всё зависит от нагрузок и степени ответственности стенки. Сначала готовят сухую однородную смесь, тщательно мешая компоненты. А потом осторожно добавляют холодную воду, хорошо помешивая. Полученный раствор должен быть однороден и эластичен, держать форму. Если раствора приготовлено с избытком, преждевременное его схватывание можно замедлить добавлением воды и перемешиванием.

Для того, что бы раствор не садился, следует добавить к его составу шампунь или моющее средство, около 50 грамм на бетономешалку объемом 150-200 литров.

Плюсы и минусы дома из кирпича


Достоинства дома из кирпича:

  1. Кирпич можно разобрать и использовать вторично.
  2. Его можно штукатурить, сверлить, вбивать дюбеля и гвозди. Он достойно выдержит много разных нагрузок.
  3. Не горит, выдерживает огонь.
  4. Низкий уровень радиации.
  5. Выдерживает большое число циклов заморозки и разморозки.
  6. Относительно прочен. Не боится сырости, плесени, грибка, насекомых, грызунов.
  7. Длительный срок службы. Больше века!
  8. Отличный изолятор шума.
  9. Материал эстетичен.
  10. Возможность и простор для дизайна, архитектурного творчества.
  11. Высокая степень комфорта для проживания.
  12. Многофункциональность. Можно использовать без внешней облицовки.
  13. Полностью безвреден для организма человека.
Читайте также:
Стиральная машина набирает воду и сразу сливает: причина неисправностей, что делать

Недостатками кирпичного дома можно считать:

  1. Трудоёмкость процесса кладки. Чем меньше размер кирпичей, тем больше работы.
  2. Большой расход материалов.
  3. Сложность при работе в зимнее время.
  4. Стена в 1 кирпич быстро промерзает.
  5. Трудность при транспортировке.
  6. Кирпичный дом нежелательно оставлять без отопления.
  7. Внутренние стены требуют отделки, штукатурки.
  8. Большой вес стен.
  9. Дороговизна.

Технология кладки стен из кирпича – процесс не сложный. Но он постоянно совершенствуется. А каждый каменщик имеет свои тонкости, секреты и хитрости. При кладке можно использовать разные примеси, позволяющие работать в мороз. Ответственные стены армируют. Есть много методик, когда между наружным и внутренним рядом используется слой утеплителя. Каждый вправе быть новатором этого дела.

О технологии строительства дома из газобетонных блоков, читайте в данной статье.

Строительство кирпичных стен: видео материал

Рекомендуем посмотреть видео, о технологии кладки кирпича. Что необходимо знать начинающему строителю или застройщику?

Укладка кирпича своими руками: виды и техника кладки

Кирпичное строительство существует не один век, но берясь первый раз за возведение дома, важно понимать и знать все возможности выкладки. Благодаря наличию доступных видео материалов, даже новичок сможет быстро овладеть нужными понятиями, терминами и разберется в технологических тонкостях и секретах. Основные понятия, техника кладки, выбор типа перевязки – все эти знания нужны, если предстоит кладка кирпича своими руками.

  • Основные термины
  • Виды кладки
  • Что такое перевязка, названия рядов
  • Перевязка однорядная
  • Схемы кладки стен
  • Многорядная перевязка
  • Схема кладки стен
  • Раствор для кладки
  • Техника кладки кирпича строительного
  • Техника вприсык
  • Техника «вприжим»
  • Декоративная кладка
  • Как выкладывать шамотный кирпич
  • Кладка силикатного кирпича

Основные термины

Большая грань бруска называется пастель, средняя боковая – ложок, самая маленькая – тычок. Размерные градации кирпича стандартны: одинарный 250*125*65 мм, полуторный 250*125*88 мм. Как видно из размеров, бруски различаются по толщине, поэтому важно определиться с типом строительного материала до начала работ. При этом важно учитывать, что разные производители часто предлагают товар с допуском изменений градаций в 2-5 мм, а это существенная разница для выкладки стеновых панелей. Поэтому, перед тем, как заказывать партию, имеет смысл измерить несколько образцов, чтобы понять, какой будет кирпичная кладка, что зависит от неукоснительного соблюдения технологии изготовления продукции.

Важно! Стабильная геометрическая форма – обязательный показатель: все углы бруска должны располагаться только под 90 градусами. В противном случае, укладка кирпича потребует больших трудозатрат, чтобы минимизировать распирающие нагрузки и предотвратить обрушение стеновой панели.

Виды кладки

В зависимости от назначения, стеновые панели могут выполнять разную роль: отделочную, несущую, перегородки. Исходя из данных параметров, требований теплопроводности и нагрузочной способности, выбираются схемы выкладки конструкций из кирпича:

  1. В 0,5 – это облицовочный вариант с толщиной стены 125 мм. Чтобы немного сэкономить материал, допускается поставка элемента на ложок, чтобы получилась стена в 1/4, но требуется армировочная сетка на каждый 4-5 ряд.
  2. В 1 кирпич делаются несущие стеновые панели или перегородки. Толщина стены 250 мм, что показано для малых объектов, частных домостроений.
  3. В 1,5; 2; 2,5 кирпича – это несущие стеновые панели, которые подходят как для частного, так и многоэтажного строительства.

Что такое перевязка, названия рядов

Кирпичная кладка состоит из отдельных элементов, но должна быть неким монолитом, чтобы строение эксплуатировалось как можно дольше. Для повышения прочностных показателей строители применяют схемы смещения швов – элементы являются уязвимым местом конструкции. Называется данный прием перевязкой, он обеспечивает связку разных рядов и элементов, перераспределяя нагрузку на поверхность соседних брусков. Обеспечение смещения шва достигается различным расположением кирпича:

  1. Если они придвинуты к лицевой стороне тычком, то ряд имеет название тычкового;
  2. Если повернуты к пастели ложком, ряд ложковый.

Важно! Всегда 1 ряд на фундаменте и последний в стене – тычковый! Выполняется только из целых кирпичей.

Перевязка однорядная

Это один из самых практикуемых вариантов. Использование приема чередования рядов всегда обеспечивает хороший результат. Такой тип перевязки называется в 1 ряд или цепная перевязка, показан для применения на стенах, не планируемых под финальную облицовку. Кладку можно выполнять как на наружных, так и несущих типах стен. А как сделать, покажет однорядная кладка кирпича – видео от специалистов.

Читайте также:
Утепление крыши гаража снаружи

Совет! Профессионалы советуют брать на вооружение «принцип 5 кирпича», то есть выполнение перевязки именно 5 бруском – такая технология выполняется просто, но при этом значительно упрочнит стеновые панели.

Схемы кладки стен

Если осуществляется кирпичная кладка в 2 бруска, то стоит запомнить еще два определения: оба наружных ложковых ряда имеют название версты. Причем внешняя верста смотрит наружу, внутренняя – в помещения дома. Пространство между рядами имеет название забутка, а заполнять его можно бруском пониженного качества или бывшим уже в употреблении, так как это пространство закрыто со всех сторон. Чтобы осуществить кладку, потребуется применение пиленого бруска: половины и 3/4 бруска нужны для подгонки размерного ряда.

Схема угла в этом случае важна. Сначала выставляются углы, затем по ним натягивается веревка и осуществляется кладка. Чтобы выложить угол в один кирпич, сначала устанавливаются два бруска в 3/4 , затем уже целые бруски. Точно такая же схема при выкладке в 1,5 кирпича, также потребуется 2 бруска в 3/4 размера и бруски в 1/4 размера. Ложковый ряд выполнятся попеременно на внешней и внутренней версте. При обустройстве стены в 2 кирпича, для 1 ряда потребуются все те же 2 куска в 3/4 бруска и 6 кусков в 1/4 бруска, второй ряд выкладывается с помощью 1 бруска в 3/4 и 2 брусков в 1/4.

Многорядная перевязка

Тут есть несколько ложковых рядков: 6 при строительстве в 1 кирпич и 5 при строительстве в 1,5 бруска. Перемежаются они одним тычковым рядом. Ряды первый и последний также кладутся тычком. Вариант подходит для выкладки наружных, внутренних стеновых панелей, которые планируются под последующую отделку или будут закрыты утеплителем.

Схема кладки стен

Чтобы обеспечить монолитность строения, ложковые ряды также перевязываются, а вот для смещения шва можно использовать дробленый брусок кирпича. Начинается все с углов, но тут если стена в один брусок, то четные и нечетные ряды одинаковые, кроме первого. Если стена в 1,5 бруска, то 1-2 ряд идет тычковый, попеременно расположенный во внешней и внутренней стене, 3-4 ряды – ложковые, 5 ряд как третий, 6 ряд как четвертый. Можно иногда делать не многорядную схему 5 кирпича, а трехрядную схему, тогда с пятого ряда кладка повторяется.

Примыкание стен обязательно, чтобы повысить прочность примыкания простенков, что достигается наличием перевязки. Как видите на фото, и как показывает чертеж, все варианты выкладки довольно понятны. Главное, не ошибиться и выложить первый ряд тычком, как и последний – это, к сожалению, одна из распространенных ошибок начинающих каменщиков.

Раствор для кладки

Кладочный раствор составляется из цемента марки М400, чистого песка и воды. Пропорции замеса 1:4 или 1:5, если берется марка М500. Порядок замеса не меняется вне зависимости от использования ручного или машинного труда: в просеянный песок всыпается цемент, промешивается, а только потом доливается вода. Количество не более 0,6 частей, все зависит от пластичности состава. С более мягкой смесью проще работать, она заполняет пустоты, однако повышается расход, поэтому практичнее работать с более жесткой смесью, она же показана для строительства стен из пустотелых кирпичей.

Совет! Чтобы улучшить качественные показатели смеси, допустимо делать добавки извести глины, мыльного моющего средства. Объем добавок не должен превышать 0,1 части.

Техника кладки кирпича строительного

Перемешанный состав поднимается на место работы, где распределяется для одного ряда: под тычковый ширина 200-220 мм, под ложковый 80-100 мм. В случае заполнения шва целиком, нужен отступ от края примерно в 10-15 мм. Высота наносимого раствора не более 20-25 мм, обязательно выравнивание смеси посредством кельмы.

Существует две техники кирпичной кладки: вприжим – ее применяют на жестком растворе, вприсык – если раствор пластичный.

Техника вприсык

Раствор выкладывается на всю стену, толщина до 20 мм, отступ от края 20 мм. Края шва могут остаться незаполненными, поэтому в сейсмоопасных районах техника не применяется. Чтобы выложить ложковый ряд, тычком кирпича подгребается раствор, при стыковке брусок немного придавливается вниз, излишки смеси снять и отправить в ведро. Пустоты в швах обязательно заполняются при выкладке смеси для следующего ряда.

При выкладке тычкового ряда, состав подгребается ложковой гранью, забутку выкладывать аналогично тычковым рядам, прижать ладонью и следить, чтобы соблюдалась идеальная ровность выкладки камня.

Техника «вприжим»

Используется в случае малопластичного раствора. Смесь выкладывается с зазором от края в 10 мм, толщина выкладки 20 мм. Кирпич прижимается до требуемой толщины шва в 10-12 мм. Излишки смеси собрать кельмой, проверка ровности рядов обязательна. Техника требует больших трудозатрат, однако получается более плотной.

Расшивка швов выполняется после укладки кирпича под расшивку. Пока раствор еще не застыл, шов уплотняется, углубляется на 2 мм или разглаживается. Процедура проводится для стеновых конструкций, которые не готовятся под финальные отделочные работы или облицовку утеплителем.

Декоративная кладка

Кладка облицовочного кирпича своими руками для карнизов требует применения полнотелого целого бруска, причем выступающая часть не должна быть более 1/3 общей длины. При этом придется продумать облицовку всех украшений, в частности, если есть сандрики, то придется обустроить общий карниз и продумать угловые моменты. Особых технологических трудностей выкладки нет: все кирпичи кладутся лицевой стороной наружу, чтобы облицовка смотрелась эстетично. Отделка чаще всего выкладывается под расшивку, процесс описан выше. Применяется:

  1. Крестовая выкладка при которой 1 ряд кладется ложком, 2 – тычком;
  2. Бранденбургская с 2 короткими и 1 длинной гранью выкладки;
  3. Русская – при которой попеременно кладутся в каждом ряду ложок – тычок;
  4. Архаичная с произвольной выкладкой.
Читайте также:
Способы плетения забора

Также есть «дорожка», «шахматка» и прочие технологии, допустимые при работе с отделкой. Очень неплохая вариация получается с выкладкой каждого 5 кирпича тычком. Обеспечивается не только узор, но и своеобразная перевязка рядов, что предполагает увеличение прочности всей кладки.

Как выкладывать шамотный кирпич

Обязательным условием является обеспечение ровности швов и предварительная сухая выкладка огнеупорного кирпича. Это позволит соблюсти ровность рядов и подогнать элементы по форме. Технология такова: каждый укладываемый верхний ряд перекрывает промежутки предыдущего. Правильная расшивка обязательна: малозаглубленный шов станет собирать воду, сажу. В зависимости от температурного режима допускается ширина шва в 1, 2, 3, 4 мм. Чем выше нагрев, тем тоньше должен быть шов. Обязательно проверять равномерность толщины раствора и ровность укладываемых рядов.

Кладка силикатного кирпича

Работа требует применения малопластичного цементного состава. Используется техника вприсык, причем раствор нужно уложить толщиной в 10 мм, выровнять, снять кельмой излишки и положить кирпич. Брусок прижать, лучше даже простукать киянкой. Расшивка выполняется сразу. Кладка силикатного кирпича будет только лучше, если бруски на пару секунд опускать в воду перед выкладкой, так смесь быстрее схватится, и раствор будет высыхать равномерно.

Выстроить свой дом из кирпича можно, даже не прибегая к услугам специалистов. Если просмотреть все схемы, чертежи и видео от профессионалов, станут понятны все этапы работ. Не забывайте о технологии 5 кирпича – перевязке, выполняемой 5 бруском, а также о других техниках и возможностях возведения объектов. И тогда сделанный своими руками дом будет радовать вас комфортом и удобством.

Как работает плазменная резка? Преимущества и недостатки

Резку металла можно разделить на две категории – механическую и термическую. Плазменная резка – это метод термической резки, при котором для резки металла используется ионизированный газ.

Это один из широко используемых методов резки толстых металлических листов, но также он может использоваться для листового металла. Прежде чем углубляться в преимущества и возможности плазменной резки, следует ответить еще на один вопрос.

Что такое плазма?

Вы определенно слышали о трех основных состояниях материи – твердом, жидком и газообразном. Но есть и четвертый. Да, это плазма.

Плазму можно найти в природе, но в основном в верхних частях атмосферы Земли. Знаменитое полярное сияние – результат солнечного ветра, созданного из плазмы. Освещение и высокотемпературный огонь тоже включает в себя плазму.

В общей сложности она составляет около 99% видимой Вселенной.

В повседневной жизни мы можем встретить плазму в телевизорах, люминесцентных лампах, неоновых вывесках и, конечно же, в плазменных резаках.

Плазма – это электропроводящее ионизированное газоподобное вещество. Это означает, что в некоторых атомах отсутствуют электроны, и также есть свободные электроны, плавающие вокруг.

Газ можно превратить в плазму, подвергнув его интенсивному нагреву. Вот почему плазму часто называют ионизированным газом.

Плазма похожа на газ, поскольку атомы не находятся в постоянном контакте друг с другом. В то же время она ведет себя аналогично жидкостям с точки зрения её способности течь под воздействием электрического и магнитного поля.

Как работает плазменный резак?

Процесс плазменной резки – это метод термической резки. Это означает, что для плавления металла используется тепло, а не механическая сила. Общая механика системы всегда одинакова. В плазменных резаках используется сжатый воздух или другие газы, например азот. Ионизация этих газов происходит с образованием плазмы.

Обычно сжатые газы контактируют с электродом, а затем ионизируются для создания большего давления. Когда давление увеличивается, поток плазмы направляется к режущей головке.

Режущий наконечник сужает поток, создавая поток плазмы. Затем он наносится на заготовку. Поскольку плазма электропроводна, заготовка соединяется с землей через стол для резки.Когда плазменная дуга контактирует с металлом, его высокая температура плавит его. В то же время высокоскоростные газы выдувают расплавленный металл.

Запуск процесса резки

Не все системы работают одинаково. Во-первых, есть обычно более бюджетная версия, называемая высокочастотным контактом . Это недоступно для плазменных резаков с ЧПУ, потому что высокая частота может мешать работе современного оборудования и вызывать проблемы.

В этом методе используется искра высокого напряжения и высокой частоты. Возникновение искры происходит при соприкосновении плазменной горелки с металлом. Это замыкает цепь и создает искру, которая, в свою очередь, создает плазму.

Другой вариант – метод пилотной дуги . Во-первых, искра создается внутри горелки цепью высокого напряжения и низкого тока. Искра создает вспомогательную дугу, которая представляет собой небольшое количество плазмы.

Режущая дуга возникает, когда вспомогательная дуга входит в контакт с заготовкой. Теперь оператор может начать процесс резки.

Третий способ – использование подпружиненной головки плазмотрона . Если прижать резак к заготовке, возникает короткое замыкание, в результате чего начинает течь ток.

При снятии давления образуется вспомогательная дуга. Следующее такое же, как и в предыдущем методе. Это приводит к контакту дуги с заготовкой.

Какие газы используются, их особенности

Плазменная резка металла представляет собой процесс проплавления и удаления расплава за счет теплоты, получаемой от плазменной дуги. Скорость и качество резки определяются плазмообразующей средой. Также, плазмообразующая среда влияет на глубину газонасыщенного слоя и характер физико-химических процессов на кромках среза. При обработке алюминия, меди и сплавов, изготовленных на их основе, используются следующие плазмообразующие газы:

  • Сжатый воздух;
  • Кислород;
  • Азотно-кислородная смесь;
  • Азот;
  • Аргоно-водородная смесь.
Читайте также:
Циркуляционные насосы для отопительных систем частных домов

Основными составляющими воздуха являются азот (78,18%) и кислород (20,8%). Сочетание этих двух газов представляет собой очень богатую энергией смесь. Воздух применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных, низколегированных, высоколегированных сталей и алюминия. Обычно воздух используется для ручной резки, а также для резки тонкого листа. Если резка нелегированной стали выполняется с применением в качестве плазменного газа воздуха, то кромки реза получаются прямыми и достаточно гладкими. Однако, как газ для резки, воздух повышает содержание азота на поверхностях реза. Если такие кромки реза далее не подвергаются механической обработке, в сварном шве могут создаться поры.

Кислород применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных и низколегированных сталей. Когда кислород смешивается с расплавом, понижается его вязкость, благодаря чему расплав приобретает большую текучесть. Это обычно даёт возможность получить кромки реза без грата и верхние края без скруглений. Появляется возможность достичь более высоких скоростей резки, чем в случае с азотом и воздухом. В отличие от азота или воздуха, при использовании кислорода поверхности реза не насыщаются азотом, а значит, риск возникновения пор при последующей сварке сводится к минимуму.

Аргон является единственным инертным газом, который может производиться для коммерческих целей с использованием метода воздушной сепарации при объёмном проценте 0,9325. Будучи инертным газом, он химически нейтрален. Благодаря своей большой атомной массе (39,95), аргон способствует вытеснению расплавленного материала из зоны реза посредством высокой плотности импульсов создаваемой плазменной струи. Из-за своей относительно низкой теплопроводности и энтальпии, аргон не является совершенно идеальным газом для плазменной резки, так как он позволяет достичь только лишь относительно небольшой скорости резки, в результате чего получаются скругления, поверхности имеют чешуйчатый вид.

По сравнению с аргоном, водород имеет очень маленькую атомную массу и характеризуется относительно большой теплопроводностью. Водород имеет чрезвычайно высокую максимальную теплопроводность в температурном диапазоне диссоциации, что обусловливается процессами диссоциации и рекомбинации. Первоначально при рекомбинации и ионизации двухатомного водорода из дуги высвобождается большое количество энергии. Это приводит к обжатию вытекающей дуги. Из приведенного описания физических свойств следует, что водород, сам по себе, настолько же не подходит в качестве плазменной среды, насколько и аргон. Однако, если положительные свойства водорода, касающиеся тепловых показателей совместить с большой атомной массой аргона, то получаемая в результате газовая смесь даёт возможность быстро передавать кинетическую энергию, а также достаточное количество тепловой энергии разрезаемому материалу.

В отношении физических свойств азот занимает приблизительно промежуточное положение между аргоном и водородом. Теплопроводность и энтальпия у азота выше, чем у аргона, однако меньше, чем у водорода. Азот и водород ведут себя сходным образом в смысле возможности обжатия дуги, а также в отношении тепла рекомбинации, создающего текучий расплав. Таким образом, азот может использоваться сам по себе как плазменный газ. Азот, используемый в качестве плазменного газа, обеспечивает быструю резку изделий с тонкими стенками без образования оксидов. Недостатком является относительно большое количество бороздок. Практически невозможно добиться реза с полностью параллельными сторонами. Угол получаемого скоса в большой степени зависит от установленного настройкой объёма газа и скорости резки. Насыщение поверхности реза азотом отрицательно сказывается на свариваемости. Повышенное содержание азота при поверхностях реза является причиной пористости свариваемого металла.

Преимущества и недостатки плазменной резки:

Преимущества:

  • Может резать все токопроводящие материалы. Газовая резка, хотя она также подходит для резки толстых металлов, ограничивается только черными металлами;
  • Хорошее качество для толщины до 50 мм;
  • Максимальная толщина до 150 мм;
  • Может резать в воде, что приведет к уменьшению ЗТВ. Также снижает уровень шума;
  • Меньший пропил по сравнению с газовой резкой;
  • Более высокая скорость резки, чем при резке кислородом.
  • Большая ЗТВ по сравнению с лазерной резкой;
  • Качество с более тонкими листами и пластинами хуже, чем при лазерной резке;
  • Допуски не такие точные, как при лазерной резке;
  • Не достигает такой толщины, как гидроабразивная или газовая резка;
  • Оставляет ЗТВ, которой нет при гидроабразивной струе;
  • Более широкий пропил, чем при лазерной резке;
  • Кроме того, сам процесс довольно сложный и требует высокой квалификации оператора;
  • Заготовку необходимо располагать строго перпендикулярно.
  • Во время резки металла в воздух выбрасывается большое количество вредных газов.

Все, что нужно знать о плазменной резке

Плазменная резка листового металла – разновидность термической обработки материалов, их разделение на части при помощи струи плазмы. В последние 15 лет плазморезы используются не менее интенсивно, чем гидроабразивные и лазерные устройства. Свидетельством этому – активный покупательский спрос и множество позитивных отзывов от профессионалов. Такие вопросы, как «что такое плазменная резка?» и «как она работает?» могут возникнуть у начинающего сварщика. Давайте найдем на них ответы и разберемся, почему резка металла плазмой так популярна.

Что задействовано при резке плазменной струей

Оборудование для плазменной резки металла включает в себя:

  • Источник питания. Чтобы плазменная дуга в процессе резки работала стабильно и не разбрызгивала металл, источник питания преобразует переменный ток в постоянный, а также регулирует его силу.
  • Плазмотрон. Генератор плазмы состоит из электрода, изолированного от него сопла и механизма, которое закручивает плазмообразующий газ. Для качественной работы плазмотрону нужен защитный кожух.
  • Систему розжига дуги. Ее назначение – образовывать искру в плазмотроне, которая нужна для поджига плазменной дуги.
Читайте также:
Современные модульные стенки в гостиную (51 фото): глянцевые и угловые мини-горки, новинки 2020 для зала, современные варианты в интерьере

Виды плазменной резки

Современное оборудование для плазменной резки металла бывает двух разновидностей: ручное и механизированное (высокоточное).

Ручные системы преобразуют в плазму обычный воздух. Сила тока такого устройства – от 12 до 120 А. Минимальная толщина металла, которую может разрезать прибор на самых низких токах, составляет 3,2 мм.

Более технологичной разновидностью традиционных плазменных станков являются ручные механизированные. Они оснащены числовым программным управлением и предназначены для работ, которые требуют высокой производительности – например, для изготовления тяжелого промышленного оборудования. Сила тока — от 130 до 1000 А. Максимальная толщина разрезаемого материала – до 159 мм.

Высокоточные станки используются для очень качественной и быстрой резки с минимальным износом расходников. Отверстие сопла в таких аппаратах маленькое, что позволяет получить дугу с силой тока 40 -50 тысяч А на квадратный дюйм. Для выработки плазмы, кроме очищенного воздуха, используются кислород, азот, смесь из аргона, азота и водорода. Максимальная толщина реза — 160 мм.

Как работает плазменная резка

Плазма представляет собой ионизированный газ, который обладает электропроводностью и содержит в себе заряженные частицы. В качестве плазмообразующих могут использоваться активные газы (кислород или смесь газов — воздух) и неактивные газы (водород, аргон, азот). Их нагревание и ионизация при помощи дугового разряда происходят в плазмотроне. Чем выше поднимется температура газа, тем больше он будет ионизирован. Температура плазменного потока достигает до 6000 градусов по Цельсию.

Чтобы осуществить плазменную резку пластин металла, сперва нужно их надежно закрепить на станке. Затем между обрабатываемым материалом и форсункой происходит короткое замыкание, в результате которого зажигается электрическая дуга. Чтобы зажечь основную дугу, может использоваться дежурная. Она образуется при помощи осциллятора и имеет силу тока 25-60 А. Затем под большим давлением в сопло подается газ, который под воздействием электричества превращается в плазму, которая выходит из аппарата со скоростью 500 – 1500 м/с. Технология плазменной резки металла предполагает, что металл в области разреза расплавляется и выдувается во время перемещения резака.

плазмотрон

Знаете ли вы, что принцип плазменной резки металла несколько отличается для каждой из ее разновидностей? Это обстоятельство стоит учитывать, так как грамотный подбор инструментов и материала – залог энергоэффективности проводимых работ.

  • При ручной резке плазменной струей электрод и детали сопла, даже если источник питания отключен, соединены. Если нажать триггер, через этот контакт пойдет постоянный ток, который также запустит поток плазменного газа. Электрод и сопло разомкнутся только тогда, когда давление плазменного газа будет оптимальным. Затем возникнет электрическая искра, и под действием высоких температур образуется плазма. Электрический ток переместится на контур, охватывающий электрод и разрезаемый металл. Если триггер отпустить, подача тока и воздуха прекратится.
  • При высокоточной резке плазменной струей электрод и детали сопла не соприкасаются. Для их изоляции предназначен завихритель. Когда включается источник тока, начинается предварительная подача газа в плазмотрон. Вспомогательная дуга в это время служит для питания сопла (подключение к «+» потенциалу) и электрода (подключение к «-» потенциалу). Затем вырабатывается высокочастотная искра, и ток от электрода к соплу идет уже через образованную плазму. Плазменная струя начинает разрезание металла, и контур тока переходит от электрода на обрабатываемую поверхность. После этого источник тока устанавливает оптимальную силу тока, происходит регулировка потока газа.

Зная, как работает аппарат плазменной резки, а также специфику работ, которые вам предстоят, можно собрать устройство плазменной резки своими руками, благо инструкции для этого широко представлены на просторах интернета. Наиболее подходящий для преобразования механизм — сварочный инвертор. Бытовым плазморезом можно не только разрезать металл, но и произвести плазменную сварку.

Плазменная резка какого металла возможна

Плазменный резак может использоваться как для цветных металлов, так и для черных и их сплавов. В первом случае в качестве основы для плазмы используются неактивные газы, а во втором – активные. Толщина материалов, которые способен обработать плазменный резак, может достигать 220 миллиметров. С помощью плазмы можно резать и тонкие металлы.

Однако обратите внимание, что даже самые дорогостоящие плазморезы не могут гарантировать отсутствие скоса, конусность резки все равно будет составлять 2-4 градуса.

Аппарат плазменной резки может производить как раскраивание металлического листа по прямой линии, так и фигурную резку, в том числе сверление отверстий. Минимальный диаметр отверстий при этом не может быть меньше 1,5 – 2 толщин металлической заготовки.

Оборудование для плазменной резки металла

Механизмы для резки плазменной струей бывают двух типов. Инверторные эффективны в случае, если вам необходима высокая производительность, а толщина металла не превышает 30 мм. Трансформаторные имеют меньший КПД, однако с их помощью можно нарезать более толстые детали.

По степени мобильности оборудование можно условно разделить на три разновидности:

    Ручные. Такая установка универсальна и компактна, но при этом потребляет много электроэнергии. Представляет собой коробку, оснащенную шлангом и горелкой.

ручная плазменная резка
Портальные. Имеют вид станков с просторной рабочей поверхностью, на которой располагается разрезаемый материал. Для их размещения требуется много свободного пространства, а для работы – мощный источник электроэнергии.

портальная установка плазменной резки
Переносные. Разрезаемый металл укладывается в отсек, имеющий вид рамы с рейками.

переносная плазменная резка

Преимущества и недостатки резки плазмой

К очевидным преимуществам плазменно-дуговой резки можно отнести следующие:

  • Установки для плазменной резки имеют меньшую стоимость по сравнению с лазерными.
  • Плазморезка может справиться с толщиной металла, недостигаемой для лазера.
  • Нарезанию плазмой поддаются практически все металлы, проводящие ток (медь, сталь, латунь, чугун, титан и т.д).
  • Толщина реза плазменной установки зависит от типа станка и его наконечников. Аппараты с минимальной толщиной реза снижают процент потери металла и увеличивают концентрацию потока плазмы.
  • Дополнительная обработка реза не нужна.
  • Безопасность плазменной установки. Ее конструкция не предполагает баллонов со сжатым газом, которые могут стать причиной пожара или взрыва.
  • Вмешательство обслуживающего персонала при автоматической резке сводится к минимуму.
Читайте также:
Узел прохода через кровлю: кровельный проходник для крыши

Минусов у плазморезов не так и много:

  • Если нужно разрезать металл толщиной более 200 мм, придется прибегнуть к другим видам резки.
  • Нужно обращать пристальное внимание на угол отклонения. Он не должен составлять более 50 градусов.
  • К одному аппарату невозможно подключить два резака.

Плюсы и минусы плазменного раскроя металла по сравнению с лазерным мы уже раскрывали в одной из статей.

Резка плазменной струей: примеры

Метод плазменной резки является довольно универсальным. Струей ионизированного газа можно разделять на части практически все металлы любых конфигураций. В строительстве и промышленности чаще всего к помощи плазмы прибегают в тех случаях, когда необходимо разделить на части тонкие листы металла, разрезать рулоны стали, изготовить металлические штрипсы или измельчить чугунный лом.

Оснащенные центраторами труборезы помогут вам разделить на фрагменты трубы любого диаметра. При этом функционал оборудования позволяет провести зачистку швов и разделывание кромок. С помощью плазмы осуществляют также сверление в металле отверстий.

художественная резка плазмой

Художественная плазменная резка широко распространена в строительстве. К этому методу прибегают при оформлении ограждений, уличных очагов, беседок, флюгеров, разнообразных элементов интерьера.

В заключение

Плазменная резка — быстрый и эффективный способ нарезать металл толщиной до 200 мм. Она может применяться для любых материалов, обладающих электропроводностью: меди, стали, латуни, чугуна, титана, алюминия, сплавов. Принцип действия плазменного резака основан на плавлении металла тонкой струей ионизированного газа и сдувании расплавленного материала с области реза.

Оборудование для нарезки плазмой бывает ручное и механизированное; инверторное и трансформаторное; ручное, портальное и переносное. Несмотря на различия в тех или иных характеристиках, любое из перечисленных приспособлений состоит из источника питания, системы поджига дуги и плазмотрона. Зная принцип работы устройства, собрать генератор плазмы для резки металла можно в домашних условиях.

Плазменная резка — как работает плазморез по металлу

Плазменная резка осуществляется аппаратом под названием плазморез. Он создаёт поток высокотемпературного ионизированного воздуха (плазмы), который разрезает заготовку.

Принцип плазменной резки основан на свойстве воздуха в состоянии ионизации становиться проводником электрического тока.

Плазморез создаёт в плазмотроне плазму (ионизированный воздух, разогретый до высокой температуры) и сварочную дугу, которые осуществляют раскрой материала.

  1. Устройство плазмореза
  2. Источник электропитания
  3. Плазмотрон
  4. Компрессор
  5. Принцип работы
  6. Технология
  7. Резка плазменной струей
  8. Плазменно-дуговая резка
  9. Виды плазменной резки
  10. Видео
  11. Принцип работы воздушно-плазменной резки металла
  12. Принцип работы плазменного резака
  13. Конструкция и принцип работы плазмотрона с совмещенным соплом и каналом
  14. Типы плазмотронов
  15. Автомат: принцип работы
  16. Какие газы используются, их особенности
  17. Достоинства и недостатки плазменной резки
  18. Возможности плазменной резки
  19. Полезная информация по теме

Устройство плазмореза

Плазморез состоит из нескольких блоков:

Устройство плазмореза. Плазменная резка осуществляется плазморезом, который состоит из нескольких блоков

  • источник электропитания;
  • плазмотрон (резак);
  • компрессор;
  • комплект кабель-шлангов (отдельно о шлангах тут).

Источник электропитания

Источником электропитания может быть:

  • трансформатор. Достоинством его является то, что он практически не чувствителен к перепадам напряжения электросети и позволяет резать заготовки большой толщины, а недостатком – значительный вес и низкий КПД;
  • инвертор. Единственным его недостатком является то, что он не позволяет резать заготовки большой толщины. Достоинств много:
    • при питании от него стабильно горит дуга;
    • КПД на 30 % выше, чем у трансформатора;
    • дешевле, экономичнее и легче трансформатора;
    • его удобно использовать в труднодоступных местах.

Плазмотрон

Плазмотрон – это плазменный резак, с помощью которого разрезается заготовка. Он является основным узлом плазмореза.

Конструкция и схема подключения плазмотрона

Конструкция плазмотрона состоит из следующих составляющих:

  • электрод;
  • сопло;
  • охладитель;
  • колпачок.

Компрессор

Компрессор в плазморезе требуется для подачи воздуха. Он должен обеспечивать тангенциальную (или вихревую) подачу сжатого воздуха, которая обеспечит расположение катодного пятна плазменной дуги строго по центру электрода. Если этого не будет обеспечено, то возможны неприятные последствия:

  • плазменная дуга будет гореть нестабильно;
  • могут образоваться одновременно две дуги;
  • плазмотрон может выйти из строя.

Принцип работы

Принцип действия плазмотрона заключается в следующем. Создаётся поток высокотемпературного ионизированного воздуха, электропроводность которого равна электропроводности разрезаемой заготовки (т.е. воздух перестаёт быть изолятором и становится проводником электрического тока).

Образуется электрическая дуга, которая локально разогревает обрабатываемую заготовку: металл плавится и появляется рез. Температура плазмы в этот момент достигает 25000 – 30000 °С. Появляющиеся на поверхности разрезаемой заготовки частички расплавленного металла будут сдуваться с нее потоком воздуха из сопла.

Технология

Технология плазменной резки металла вкратце может быть описана следующим образом. Плазменной обработке поддаются все виды металлов толщиой до 220 мм.

Эффект появляется после воспламенения плазмообразующего газа при образовании искры в контуре электрической дуги (между наконечником форсунки и неплавящимся электродом. От искры загорается поток газа, здесь же он ионизируется, превращаясь в управляемую плазму (с крайне высокой, 800 и даже 1500 м/с скоростью выхода).

Читайте также:
Стиральная машина набирает воду и сразу сливает: причина неисправностей, что делать

В выходном отверстии, от сужения, происходит ускорение потока плазмообразующего носителя. Высокоскоростная плазменная струя позволяет получить температуру на выходе около 20 0000с. Узконаправленная струя в тысячи градусов буквально проплавляет материал в точечной области воздействия, нагрев вокруг места обработки незначительный.

Плазменно-дуговой способ используется с замыканием обрабатываемой поверхности в проводящий контур. Другой вид резки (плазменной струей) — работает при наличии стороннего (косвенного) образования высокотемпературного компонента в рабочей схеме плазмотрона. Нарезаемый металл не включен в проводящий контур

Резка плазменной струей

Раскрой заготовок плазменной струей применяется для обработки материалов, не проводящих электрический ток. При резке этим методом дуга горит между формирующим наконечником плазмотрона и электродом, а сам разрезаемый объект в электрической цепи не участвует. Для разрезания заготовки используется струя плазмы.

Плазменно-дуговая резка

Плазменно-дуговой резке подвергаются токопроводящие материалы. При выполнении резки этим методом дуга горит между разрезаемой заготовкой и электродом, её столб совмещен со струей плазмы. Последняя образуется за счет поступления газа, его нагрева и ионизации. Газ, продуваемый через сопло, обжимает дугу, придает ей проникающие свойства и обеспечивает интенсивное плазмообразование. Высокая температура газа создает высочайшую скорость истечения и увеличивает активное воздействие плазмы на плавящийся металл. Газ выдувает из зоны реза капли металла. Для активизации процесса используется дуга постоянного тока прямой полярности.

Плазменно-дуговая резка применяется при:

  • производстве деталей с прямолинейными и фигурными контурами;
  • вырезании отверстий или проемов в металле;
  • изготовлении заготовок для сварки, штамповки и механической обработки;
  • обработке кромок поковок;
  • резке труб, полос, прутков и профилей;
  • обработке литья.

Виды плазменной резки

В зависимости от среды, существуют три вида плазменной резки:

  • простой. Этот метод подразумевает использование только воздуха (или азота) и электрического тока;
  • с защитным газом. Применяются два вида газа: плазмообразующий и защитный, который сохраняет зону реза от влияний окружающей среды. В результате повышается качество реза;
  • с водой. В этом случае вода выполняет функцию, аналогичную защитному газу. Кроме того, она охлаждает компоненты плазмотрона и поглощает вредные выделения.

Основанная на указанных принципах плазменная резка обеспечивает не только высокопроизводительное производство, но и совершенно пожаробезопасное: применяемые в технологии материалы не огнеопасны.

Видео

Посмотрите ролики, где наглядно объясняется, как происходит плазменная резка:

Принцип работы воздушно-плазменной резки металла

Воздушно-плазменная резка: на чем основан принцип осуществления. Плазма, производящая резку, является разогретым газом с высоким значением электропроводности . Его еще называют ионизованным. Генерируется плазма специальным дуговым элементом. Принято называть этот способ резки плазменным.

Обычная дуга сжимается плазмотроном. Ионизованный газ вдувается в нее, с помощью чего она может генерировать горячий воздух. Она способна производить обработку, при помощи повышенной температуры.Металл разрезается, плавясь при этом.

Осуществление обработки металла происходит благодаря, как плазменной дуге, так и струе. В первом варианте на металлическое изделие оказывается прямое воздействие, во втором — косвенное. Наиболее распространенным и действенным является метод резки с помощью действия напрямую. Для материала, который не обладает электропроводностью (как правило это неметаллические изделия) применяют способ непрямого влияния. При любом из вариантов разрезаемый материал не теряет агрегатного состояния и его конструкция слабо подвергается деформации.

Принцип работы плазменного резака

Плазмотрон – это техническое устройство, которое образует электрический разряд между электродом (катодом) и поверхностью обрабатываемого изделия (анодом), это происходит в потоке газа который образует плазму.

Принцип работы устройства: для охлаждения применяется вода или газ, для получения плазмы используется плазмообразующий газ. Поток входящего в камеру газа подвергается нагреванию до высоких температур после чего ионизируется, тем самым приобретает свойства плазмы. Плазмообразующий газ и охлаждающий подаются в различные каналы плазматрона. При подаче питания между катодом и соплом образуется так называемый вспомогательный разряд, визуально её можно видеть как небольшой факел.

Основная (рабочая дуга) образуется при касании второстепенного разряда обрабатываемой поверхности, которая в данном случае выполняет роль анода (плюс). Стабилизация разряда может осуществляться магнитным полем, водой либо газом, зачастую стабилизирующий газ является и плазмообразующим. После этого можно проводить резку материала, нанесение покрытий, сварку, наплавку или даже добычу полезных ископаемых, путём разрушения горных пород.

Условно конструкцию плазмотрона можно представить как несколько основных элементов:

  1. изолятор;
  2. электрод;
  3. сопло;
  4. механизм для подвода плазмообразующего газа;
  5. дуговая камера.
Конструкция и принцип работы плазмотрона с совмещенным соплом и каналом

Особенностью плазмотрона, использующего воздушно-плазменную резку является совмещение канала и сопла. Воздух проходит через канал сопла наружу. Принцип работы схож, при подаче электропитания промеж катодом и соплом образуется вспомогательный разряд. Воздух закрученный по спирали, стабилизирует и сжимает столб рабочего разряда. Он же предотвращает соприкосновение электрической дуги стенок соплового канала.

Типы плазмотронов

Плазмотроны можно условно разделить на три глобальных типа

  1. электродуговые;
  2. высокочастотные;
  3. комбинированные.

Устройства работающие на основе электрической дуги оснащены одним катодом, который подключен к источнику питания постоянного тока. Для охлаждения применяют воду, которая находится в охладительных каналах.

Можно выделить следующие виды электродуговых аппаратов

  • с прямой дугой;
  • косвенной дугой (плазмотроны косвенного действия);
  • с использованием электролитического электрода;
  • вращающимися электродами;
  • вращающейся дугой.

Автомат: принцип работы

Станок плазменной автоматической резки имеет:

  1. пульт управления,
  2. плазмотрон
  3. рабочий стол для заготовок.

Автомат для резки (Китай). Источник фото: ru.made-in-china.com

На пульте управления происходит корректировка предварительно установленных программ, если резка отклоняется от установленных параметров. Для оперативного исправления в процессе работы и выбора оптимальных режимов резания.

Читайте также:
Узел прохода через кровлю: кровельный проходник для крыши

Через установленный на рабочем столе лист, пропускается электрический ток. Между поверхностью листа и плазмотроном пробегает первичная электродуга. В которой сжатый воздух, разогревается до состояния плазмы. Первичная дуга скрывается в раскаленной ионизированной струе, которая и режет металла.

Резка начинается с середины или с края. Чем чаще происходит прерывание дуги и зажигание новой искры, тем меньше становится ресурс сопла и катода. Грамотный оператор автоматической резки выбирает режимы резания по таблице и отталкиваясь от конкретных условий (толщина металла, диаметр сопла). Благодаря чему можно добиться значительного сокращения расходов. По окончанию операции, автомат самостоятельно оповестит оператора, выключит и отведет плазмотрон от материала.

Какие газы используются, их особенности

Плазменная резка металла представляет собой процесс проплавления и удаления расплава за счет теплоты, получаемой от плазменной дуги. Скорость и качество резки определяются плазмообразующей средой. Также, плазмообразующая среда влияет на глубину газонасыщенного слоя и характер физико-химических процессов на кромках среза. При обработке алюминия, меди и сплавов, изготовленных на их основе, используются следующие плазмообразующие газы:

  • Сжатый воздух;
  • Кислород;
  • Азотно-кислородная смесь;
  • Азот;
  • Аргоно-водородная смесь.

Важно! Для некоторых марок металла недопустимо применение определенных плазмообразующих смесей (к примеру, для резки титана нельзя использовать смеси, содержащие в составе азот или водород).

Все газы, используемые при выполнении плазменной обработки, условно делятся на защитные и плазмообразующие.

В целях бытового назначения (толщина до 50 мм, сила тока дуги – менее 200 А) применяется сжатый воздух, который может использоваться как защитный, так и плазмообразующий газ, а в более сложных условиях промышленного назначения применяются другие газовые смеси, которые содержат кислород, азот, аргон, гелий или водород.

Достоинства и недостатки плазменной резки

Обработка металлов аппаратами или станками плазменной резки дает в работе целый ряд преимуществ.

  1. По сравнению с кислородной горелкой, плазморез обладает более высокой мощностью, и соответственно, производительностью, и по данному параметру уступает только лазерным установкам промышленного масштаба.
  2. Плазменная резка выгодна с экономической точки зрения при толщине металла до 60 мм. Для резки материалов с толщиной более 60 мм рекомендуется использовать кислородную резку.
  3. Современные плазморезы отличаются высокоточной и качественной обработкой металлов. Срез получается «чистый», с минимальной шириной, благодаря чему, практически не требует дополнительной шлифовки.
  4. Также, плазменно-дуговая обработка характеризуется универсальностью применения, безопасностью и низким уровнем загрязнения окружающей среды.

Из недостатков можно отметить скромную толщину среза (до 100 мм), а также невозможность одновременной работы двух плазморезов и соблюдение жестких требований к отклонениям от перпендикулярности среза.

Возможности плазменной резки

Сфера применения плазменной резки очень разнообразна, благодаря своей универсальности и диапазону обрабатываемых металлов и металлических сплавов. Автоматизированная и ручная плазменная резка материалов широко применяется на предприятиях и во многих отраслях промышленности для выполнения обработки:

  • Труб;
  • Листового металла;
  • Чугуна;
  • Стали (в т.ч. нержавеющей);
  • Бетона;
  • Отверстий;
  • Фигурной и художественной резки.

Характеристики плазморезов позволяют выполнять обработку нержавеющей стали, что недоступно кислородным горелкам. Плазморезы практически незаменимы для обработки тонкой листовой стали. Особого внимания заслуживают ручные устройства, которые отличаются компактными размерами и экономичным потреблением электроэнергии. Технология плазменно-дуговой резки особенно ценится за выполнение чистого среза без «наплывов», что положительно влияет на скорость и точность выполнения работ, а также на производственные возможности предприятий.

Плазменная резка металла: оборудование

Плазменная резка металла – процесс, в ходе которого оборудование генерирует сжатую плазменную дугу, проплавляющую материал и удаляющую расплав из зоны реза. Эта технология считается наиболее универсальной в плане разрезаемых металлов, диапазона толщин и скоростей реза. Но все эти возможности обеспечиваются при условии выбора качественного и производительного аппарата.

Принцип действия установки

Конструктивно оборудование для плазменной разделительной резки металлов включает следующие компоненты:

  • Источник питания – служит для подачи тока и напряжения для возбуждения дежурной и режущей дуги. Он может иметь крутопадающую вольтамперную или постоянную токовую характеристику.
  • Плазмотрон – устройство для образования и стабилизации плазменной струи. Имеет сложную конструкцию, основными элементами которой являются сопло, катод, завихритель.
  • Система охлаждения – предназначена для охлаждения кабелей и плазмотрона, которые подвержены чрезмерному нагреву. Установки мощностью от 100 А оборудуются водяным охлаждением, менее мощные аппараты – воздушным.
  • Система воспроизведения или ЧПУ (числовое программное управление) – комплекс, обеспечивающий автоматическое движение суппорта с плазмотроном по заданному специальной программой контуру.
  • Стол для резки (актуально для автоматических машин с ЧПУ) – представляет собой стальной настил для размещения металлопроката, который будет резаться.

Рисунок 1. Примерная схема оснащения участка по автоматической плазменной резке

Принцип работы заключается в образовании плазмы, которую плазмотрон формирует в струю направленного действия. Плазменная дуга прямого действия возникает при протекании тока от катода (неплавящийся электрод) на анод (стальную заготовку). За счет высокой плотности энергии и большой температуры (до 5000-30000 °C) плазма расширяется, что приводит к ее высокоскоростному (до 3 км/сек.) истеканию по направлению к металлопрокату.

Струя плазмы формируется небольшим отверстием в сопле и, благодаря направленному воздействию, мгновенно нагревает металл до температуры плавления, выдувая его из зоны реза.

Рисунок 2. Принцип работы устройств

Последовательность работы с установками следующая:

  1. Подготовка – укладка металлического листа на рабочий стол, к которому подведен «плюсовой» провод, подключенный к источнику питания. «Минусовой» провод подключен к электроду в плазмотроне. Проверка работоспособности оборудования, целостности шлангпакетов и т.д.
  2. Поджиг дежурной дуги за счет подачи высокого напряжения и возбуждение режущей дуги при касании пилотной к разрезаемому материалу.
  3. Прожиг металла и движение плазмотрона по заданному контуру с постоянной скоростью и расстоянием между заготовкой и соплом.
Читайте также:
Экстравагантный проект дома с уникальным интерьером

Фото 3. Процесс разделительного резания струей плазмы

Применение установок

Плазменное оборудование для резки металла направленной струей плазмы широко применяется в разных отраслях промышленности:

  • автомобиле-, судо-, авиастроение;
  • строительная промышленность;
  • металлообработка и изготовление металлоконструкций;
  • металлургия;
  • тяжелое машиностроение и т.д.

Фото 4. Плазменная резка в цеховых условиях

Также аппараты часто используют в небольших автомастерских, кузницах. Инверторы нередко применяют даже в быту, поскольку это эффективные устройства для разделительного резания конструкционных сталей и цветных металлов.

Виды станков

Станки для плазменной резки металла можно условно разделить на несколько категорий:

  • Ручные аппараты – для раскроя металлопроката вручную, где весь рабочий процесс (скорость перемещения плазмотрона, зазор между соплом и заготовкой) контролируется человеком.

Фото 6. Инверторный аппарат для ручного плазменного резания

  • Портативные устройства для продольного резания листов – для прямолинейного раскроя только в одном направлении. Обычно комплектуются направляющей, вдоль которой перемещается каретка с резаком.

Фото 7. Установка для прямолинейного раскроя листов «Грань»

  • Устройства для резки труб – специальные машины для кольцевого резания и снятия фасок при монтаже магистральных трубопроводов. Представляют собой самоходные тележки, передвигающиеся по окружности с помощью приводной цепи.

Фото 8. Машина для резания труб «Орбита-М»

  • Автоматические машины с ЧПУ – полностью автоматизированные установки для прямолинейного и фигурного раскроя. Рабочие параметры и контур перемещения суппорта с резаком задаются автоматически программой в зависимости от толщины и марки металла. Выпускаются в виде портальных, портально-шарнирных, шарнирных и портативных станков.

Фото 9. Портальная установка плазменной резки с ЧПУ

Стоимость станков для резки металла

Цена оборудования для разделительной плазменной резки металла зависит от рабочих параметров и функциональных возможностей:

  • типа – ручной или автоматический с ЧПУ;
  • максимального рабочего тока;
  • ПВ (продолжительности включения) – бытовые (до 60 %), полупрофессиональные (от 60 до 80 %), профессиональные (80-100 %).

К категории бюджетных устройств относятся инверторные аппараты для ручного резания с максимальным ПВ 60 %. Рассчитанные на более интенсивную эксплуатацию модели относятся к средней ценовой категории. Машины с ЧПУ – самые дорогие, ими обычно оснащают крупные промышленные предприятия, где налажен массовый выпуск продукции. Поэтому важно изначально определить принципы выбора и предстоящей эксплуатации станков.

Лучшие производители плазменного оборудования

Плазменная резка считается одной из самых высокотехнологичных технологий раскроя, поэтому оборудование пользуется большим спросом. Оно производится как зарубежными, так и отечественными производителями. Стоимость импортных станков очень высока, поэтому большинство фирм и крупных предприятий отдают предпочтение российским маркам.

Одной из лидирующих отечественных компаний по разработке и производству установок плазменной резки считается ООО «ПУРМ». Она выпускает все виды оборудования – от ручных инверторных и трансформаторных аппаратов до труборезов и полностью автоматизированных машин с числовым программным управлением.

Видео о применении установок:

Преимущества станков марки ПУРМ:

  • ориентированность на суровые условия эксплуатации;
  • высокая точность и чистота реза;
  • минимальное энергопотребление;
  • простое обслуживание и эксплуатация.

Как выбрать установку для резки металла?

При выборе аппарата для плазменной резки изначально нужно определиться в следующем:

  • Предполагаемые работы – только прямолинейный рез или с возможностью фигурного раскроя.
  • Производительность – ручная или автоматическая резка, наличие ЧПУ, фотокопирования.
  • Марки и максимальная толщина обрабатываемого материала – от этого зависит мощность и то, какой газ будет использоваться (сжатый воздух, азот, смеси на основе аргона и водорода или других газообразных веществ).

Также надо определиться с рабочими характеристиками устройства. К основным из них относится сила тока, поскольку она определяет диапазон разрезаемых толщин – чем этот показатель выше, тем толще металл можно будет резать.

ПВ (продолжительность включения) характеризует максимальные нагрузки, которые сможет выдержать оборудование – т.е. время его работы без перерывов на охлаждение. Обозначается в процентах – ПВ 80 % означает, что из 10-минутного рабочего цикла устройство может непрерывно работать на максимальных нагрузках на протяжении 8 минут. При превышении этого показателя возможен перегрев и выход из строя.

Наиболее частые поломки машин

На практике при эксплуатации плазменного оборудования чаще сталкиваются с такими проблемами:

  • Перепады напряжения, превышающие установленный производителем диапазон.
  • Физический износ узлов и механизмов, большое превышение установленного ресурса деталей.
  • Короткие замыкания в электросети, что ведет к выходу из строя основных управляющих плат.

Однако все эти поломки устраняются, после чего станки могут работать дальше в стандартном режиме. Единственное – нужно своевременно менять расходные материалы (катод, сопло), что обеспечит стабильную работу оборудования и высокое качество плазменной резки.

Плазменная резка – принцип работы плазмотрона

Для эффективной обработки ряда металлов часто используется плазменная резка, принцип работы которой заключается в применении плазменной дуги.

1 Технология плазменной резки металла

Интересующий нас процесс резки плазменной дугой в мировой практике “скрывается” под аббревиатурой PAC. Под плазмой понимают высокотемпературный ионизированный газ, который может проводить электроток. А плазменная дуга формируется в агрегате под названием плазмотрон из обычной электрической.

Последнюю сжимают, а затем привносят в нее газ, обладающий возможностью образования плазмы. Чуть ниже будет рассказано о том, какое значение для процесса плазменной резки имеют такие плазмообразующие газы.

Технологически существует две методики резки:

  • Плазменно-дуговая. В данном случае дуга горит между материалом, который обрабатывается, и сварочным электродом неплавящегося типа. Плазменная высокоскоростная струя при такой технологии совмещается со столбом плазменной дуги. Сам же процесс резки обеспечивается высокой энергией плазмы столба, приэлектродных пятен и факела, исходящего из указанного столба. Именно озвученный принцип плазменной резки металла чаще всего используется на современных предприятиях, так как он признается максимально эффективным.
  • Плазменной струей. Такой вид обработки рекомендован для резки неметаллов. Дуга в этом случае горит между наконечником (его называют формирующим) плазмотрона и сварочным стержнем, а само обрабатываемое изделие в электрическую схему процесса не включается. Из плазмотрона выносится некоторый объем плазмы столба. Его энергия и дает возможность выполнять обработку неметаллических изделий.
Читайте также:
Способы плетения забора

2 Плазменная резка – принцип работы плазмотрона

Плазмотрон представляет собой устройство плазменной резки, в корпусе которого размещают небольшую по сечению дуговую камеру цилиндрической формы. На выходе из нее имеется канал, который создает сжатую дугу. С задней стороны такой камеры располагается сварочный стержень.

Между наконечником устройства и электродом зажигают предварительную дугу. Эта стадия необходима, так как возбуждения дуги между разрезаемым материалом и электродом добиться практически невозможно.Указанная предварительная дуга выходит из сопла плазмотрона, соприкасается с факелом, и в этот момент создается уже непосредственно рабочий поток.

После этого формирующий канал полностью заполняется столбом плазменной дуги, газ, образующий плазму, поступает в камеру плазмотрона, где происходит его нагрев, а затем ионизация и увеличение в объеме. Описанная схема обуславливает высокую температуру дуги (до 30 тысяч градусов по Цельсию) и такую же мощную скорость истекания газа из сопла (до 3 километров в секунду).

3 Плазмообразующие газы и их влияние на возможности резки

Плазмообразующая среда – это, пожалуй, ключевой параметр процесса, который определяет его технологический потенциал. От состава данной среды зависит возможность:

  • настройки показателя теплового потока в зоне обработки металла и плотности тока в нем (за счет изменения отношения сечения сопла к току);
  • варьирования объема тепловой энергии в широких пределах;
  • регулирования показателя поверхностного напряжения, химсостава и вязкости материала, который подвергается резке;
  • контроля глубины насыщенного газом слоя, а также характера химических и физических процессов в зоне обработки;
  • защиты от появления подплывов на металлических и алюминиевых листах (на их нижних краях);
  • формирования оптимальных условий для выноса из полости реза расплавленного металла.

Кроме того, многие технические параметры оборудования, используемого для плазменной резки, также зависят от состава описываемой нами среды, в частности следующие:

  • конструкция охлаждающего механизма для сопел устройства;
  • вариант крепления в плазмотроне катода, его материал и уровень интенсивности подачи на него охлаждающей жидкости;
  • схема управления агрегатом (его циклограмма определяются именно расходом и составом газа, используемого для формирования плазмы);
  • динамические и статические (внешние) характеристики источника питания, а также показатель его мощности.

Мало знать, как работает плазменная резка, кроме этого следует правильно подбирать комбинацию газов для создания плазмообразующей среды, принимая во внимание цену применяемых материалов и непосредственно себестоимость операции резки.

Как правило, для полуавтоматической и ручной обработки коррозионностойких сплавов, а также машинной и экономичной ручной обработки меди и алюминия используют среду, образованную азотом. А вот уже низколегированная углеродистая сталь лучше режется в кислородной смеси, которую категорически нельзя применять для обработки изделий из алюминия, стойкой против коррозии стали и меди.

4 Достоинства и недостатки плазменной резки

Сам принцип работы плазменной резки обуславливает преимущества данной технологии перед газовыми методиками обработки неметаллических и металлических изделий. К главным достоинствам использования плазменного оборудования можно отнести следующие факты:

  • универсальность технологии: практически все известные материалы можно резать при помощи плазменной дуги, начиная от чугуна и меди и заканчивая алюминиевыми и стальными холоднокатаными листами;
  • высокая скорость операции для металлов средней и малой толщины;
  • резы получаются по-настоящему качественными и высокоточными, что нередко дает возможность не производить дополнительную механическую обработку изделий;
  • минимальное загрязнение воздуха;
  • отсутствие необходимости выполнять предварительный прогрев металла для его резки, что позволяет уменьшать (и существенно) время прожига материала;
  • высокая безопасность выполнения работ, обусловленная тем, что для резки не нужны баллоны с газом, являющиеся потенциально взрывоопасными.

Стоит отметить, что по некоторым показателям газовые технологии признаются более целесообразными, нежели плазменная резка. К недостаткам последней обычно относят:

  • сложность конструкции плазмотрона и его дороговизну: естественно, это увеличивает себестоимость выполнения каждой операции;
  • относительно малую толщину реза (до 10 сантиметров);
  • высокий уровень шума в процессе обработки, который возникает из-за того, что из плазмотрона газ вылетает на околозвуковой скорости;
  • необходимость высококачественного и максимально грамотного техобслуживания агрегата;
  • повышенный уровень выделения вредных веществ при применении в качестве плазмообразующего состава азота;
  • невозможность подключения к одному плазмотрону двух резаков для ручной обработки металлов.

Еще один минус описанного в статье вида обработки заключается в том, что отклонение от перпендикулярности реза допускается не более, чем на угол от 10 до 50 градусов (конкретная величина угла зависит от толщины изделия). Если увеличить рекомендованный показатель, отмечается значительное расширение режущей области, а это становится причиной необходимости частой замены используемых материалов.

Теперь вы знаете, что такое плазменная резка, и прекрасно ориентируетесь во всех ее особенностях.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: