Выпускаются два типа плазменных резаков. Плазмотроны первого типа рассчитаны на работу в режиме прямого реза — то есть плазменно-дуговую резку. Плазмотроны второго типа работают иначе: металл, с которым работают, не контактирует с электрической дугой. На него дейс твует только плазма — температуры ионизированного газа хватает, чтобы разрезать материал.
Плазменно-дуговая резка (или рез т.н. прямого действия) — это работа с материалом непосредственно электродугой. Подходит для большинства металлов с высокой электропроводимостью, а также особо тугоплавких.
Рез с косвенным воздействием подходит для работы с диэлектриками (не проводят ток) или с металлами, у которых низкая электропроводность. Контакта дуги с материалом нет: его разрушение (рез) происходит только под воздействием плазмы — потока газа с очень высокой температурой.
Плазмотроны, которые работают косвенным резом, востребованы меньше:
- в большинстве случаев рез или сварку металла можно сделать с помощью плазменно-дуговой резки;
- стоимость устройства косвенного действия выше.
Выпускают как промышленные, так и бытовые аппараты для плазменной резки. Последние чаще ручные, могут работать в сетях как 220, так и 380 вольт. Для промышленных аппаратов характерно применение в составе автоматизированных комплексов, под управлением ЧПУ. Несмотря на разницу в выходной мощности и производительности, оба варианта плазморезов работают по одинаковому алгоритму:
- этап первый — внутри корпуса плазмотрона создается электродуга;
- этап второй — под действием дуги газ ионизируется, постепенно превращаясь в плазму;
- этап третий — скорость подачи плазмы увеличивается;
- этап четвертый — высокоскоростная плазма попадает на рабочую зону металла или другого материала, раскаляет и разрушает ее, между соплом плазмотрона и материалом поддерживается электрическая дуга.
Обработка металла или другого материала происходит в заданном коридоре условий. Воздействие плазмы на металл происходит в следующих условиях:
- 5-30 тыс. °C — при минимальной температуре удается работать с мягкими металлами (медь, алюминий), по мере повышения температуры плазменная резка может справляться со все более тугоплавкими сталями;
- 0,5-1,5 м/с скорости потока плазмы — чем она выше, тем более прочный металл можно резать и тем большая толщина реза получится;
- в рабочую область подается кислородно-воздушная смесь или «коктейль» газов из кислорода, аргона, азота, водорода, водяного пара — в первом варианте плазма используется для резки черных металлов (они окисляются под воздействием кислорода), во втором — для работы с цветными металлами и другими материалами (избыток кислорода в этом случае опасен, поскольку провоцирует горение металла — защитить его могут инертные газы).
Чем выше скорость плазмы и температура, тем шире линия реза и тем больше металла разрушается. Для точных работ высокая скорость и температура компенсируются с помощью:
- защитных газов (в случае с цветными металлами их вводят в зону реза в обязательном порядке);
- подбора особой формы сопла плазмореза;
- регулировкой толщины плазмы на выходе из сопла.
Требования к качеству обработки материала плазменной резкой описаны в ГОСТ 14792-80 и ISO 9013:2002. Согласно нормативно-техническим документам скорость реза даже промышленного аппарата для плазменной резки не должна быть выше 7 метров в секунду. При повышении скорости качество реза будет ухудшаться, а контролировать распространение пятна нагрева на соседние участки материала станет сложнее. На скорость работы влияют и объективные факторы: тугоплавкость металла, толщина заготовки, заданная форма реза.