1 стр. из 1

Современные экономические условия заставляют специалистов непрерывно искать новые пути сокращения издержек и повышения эффективности труда на каждой стадии строительства. Высокая динамика развития строительной отрасли ставит перед каждой организацией задачу пересмотра старых технологических решений, а также поиска, внедрения и быстрого освоения новых, более экономичных и производительных. Решать эту задачу приходится на каждом этапе проектирования, возведения зданий и сооружений, отделки помещений, выполнения подготовительных работ и т. д.
Операция резки металлов в современном строительстве не является основной, тем не менее, при изготовлении строительной оснастки, ремонте техники, изготовлении строительных металлоконструкций, выполнении монтажных работ и работе с жесткой арматурой повышение качества и производительности резки приведет к общему сокращению трудозатрат и снизит себестоимость работ.
Спектр толщин металлов, используемых в строительстве широк: от 0,5 мм оцинкованного листа (применяемого для изготовления вентиляционных коробов и труб) до стальных балок с толщиной стенок 25—30 мм. При этом резка может выступать как конечная операция (например, при вырезании закладных элементов сложной формы), так и подготовительная операция перед сборкой или сваркой, от качества выполнения которой зависит производительность процесса в целом.
Работа с заготовками малой (до 5 мм) толщины затруднений, как правило, не вызывает (особенно если форма деталей проста). Резы выполняются гильотинными ножницами, отрезными кругами, виброножницами и т. д. Резка деталей больших толщин (10—30 мм) обычно выполняется при помощи кислородно-ацетиленовой резки; качество и скорость резки при этом получаются относительно невысокими, в значительной степени зависящими от квалификации резчика. Для увеличения скорости резки расход газов приходится увеличивать. Несомненными достоинствами кислородно-ацетиленовой резки являются простота ее применения и низкая стоимость оборудования, что делает этот вид резки привлекательным для организаций, выполняющих относительно небольшие объемы резательных работ.
Воздушно-плазменная резка значительно более производительна. Кроме того, воздушно-плазменная резка — универсальна, она позволяет производить резку любых черных и цветных металлов и сплавов на одном и том же оборудовании без переналадки . При этом рабочим газом является сжатый атмосферный воздух (подаваемый от компрессора) и необходимость транспортировки, хранения и зарядки кислородом и ацетиленом газовых баллонов отпадает. Отказ от использования горючих газов повышает также и безопасность проведения работ.
Сущность процесса воздушно-плазменной резки состоит в локальном расплавлении металла в зоне реза и выдувании его потоком обжатой воздухом электрической дуги, температура которой достигает 15 000—25 000 оС.
Высокая концентрация энергии в зоне реза обеспечивает малую ширину реза (при толщине заготовки 20 мм ширина реза — не более 2,5 мм), хорошее качество кромок без наплывов и грата и отсутствие коробления (даже на листовых заготовках малой толщины). Благодаря этому становится возможным применять схемы экономичного раскроя, выполнять сварку заготовок без механической обработки.
Благодаря низкой себестоимости, универсальности и высокому качеству реза, воздушно-плазменная резка металлов широко применяется (активно вытесняя кислородно-ацетиленовую резку) во всех промышленно развитых странах Западной Европы, США и Японии, где за последние два десятилетия была создана целая гамма оборудования и приспособлений для воздушно-плазменной резки.
До середины 90-х гг. практически все установки воздушно-плазменной резки, работающие на толщинах до 35—40 мм, импортировались. В основном, это были относительно простые и недорогие установки итальянского и польского производства: Superplasma 90/3, -120/3, (Telwin, Италия), Plasma Prof 92, -122 (Cebora, Италия), Air Plasma 40-90 (Ozas, Польша). Значительно реже импортировались более сложные установки других производителей: Lincoln Electric, Hypertherm (США), Kjellberg (Германия) и др. В настоящее время импортную плазменную технику все активнее вытесняет оборудование, разрабатываемое и серийно производящееся отечественными не только хорошо известными заводами («Сэлма», г. Симферополь; «Электрик», Санкт-Петербург), но и новыми предприятиями («Технотрон», г. Чебоксары, «Спец-электромаш», Санкт-Петербург).
Установка воздушно-плазменной резки состоит из источника питания (как правило, трехфазного) и исполнительного органоплазменной горелки (плазмотрона), соединенного с источником питания гибким кабель-шланговым пакетом (обычно 5—12 м длины). Источник питания, в свою очередь, подключается к электрической сети и воздушной магистрали или непосредственно к компрессору. Масса такой установки составляет не более 130—140 кг, габариты ее сравнимы с габаритами сварочного трансформатора ТДМ-401.
Параметры современных отечественных установок (диапазон разрезаемых толщин, скорость резки и т. п.) сходны с теми, что имеют импортные образцы. Этому способствует в силу ряда причин и то, что в качестве рабочего органа отечественные производители применяют плазмотроны импортного производства (как правило, немецкие — Tbi, Binzel или итальянские — Trafimet).
Использование современных плазменных горелок позволило при небольших выходных токах (порядка 30—140 А) разрезать с высоким качеством и хорошей скоростью черную сталь до 50 мм толщины (соответственно, нержавеющую сталь — до 40 мм, алюминий — до 30 мм).
Внутри плазмотрона находится катод — небольшая деталь цилиндрической формы (см. рис. 3), соединенная с отрицательным полюсом источника питания. Сопло, так же находящееся внутри плазмотрона (из горелки выступает лишь небольшая его часть), соединено с положительным полюсом источника питания через токоограничительный резистор. В торце сопла имеется калиброванное отверстие, диаметр которого может варьироваться от 1,0 до 1,9 мм (в зависимости от мощности установки). Источник питания содержит также осциллятор, позволяющий бесконтактным способом зажечь электрическую дугу между катодом и соплом.
После возбуждения осциллятором дуги поток сжатого воздуха обжимает ее и за-ставляет выйти из отверстия сопла. Дуга, горящая между катодом и соплом, называется косвенной (дежурной, пилотной) дугой; она нужна лишь для возбуждения основной дуги. При касании электрической дугой обрабатываемого изделия, также соединенного с положительным полюсом выпрямителя источника питания, косвенная дуга переходит в основную, которая горит между катодом и изделием, проходя через отверстие сопла.
Именно сочетание косвенной дуги на начальном этапе резки и основной в процессе работы, позволяет не только резать чистые листы из черных и цветных металлов, но также обрабатывать изделия, покрытые лаками, красками и ржавчиной.
Для получения необходимого качества реза и скорости, удобной для резчика, современные установки воздушно-плазменной резки малой мощности имеют несколько токовых режимов (как правило, 2—3), которые обеспечиваются ступенчатым регулированием (значительно реже — плавным электронным).
Подаваемый в установку сжатый атмосферный воздух участвует в процессе плазмообразования, а также охлаждает элементы рабочей камеры плазмотрона. Для подготовки и контроля сжатого воздуха установки воздушно-плазменной резки содержат необходимый набор пневмоустройств, в который обычно входят: манометр, масловлагоотделитель, редуктор, реле давления, пневмораспределители, редуцирующий клапан.
Обеспечение высокого качества сжатого воздуха при достаточно большом его расходе (120—220 л/мин. при 0,4—0,6 МПа) — одна из главных задач при эксплуатации установки воздушно-плазменной резки, т. к. от этого напрямую зависят стойкость катодов и сопел, стабильность поджига дуги, скорость и качество реза. Подаваемый воздух должен быть чистым, без влаги и масла, подача его должна быть равномерной, без пульсаций. Для очистки воздуха применяются фильтры (масловлагоотделители) и холодильники с конденсатоотводчиками, для сглаживания пульсаций — ресиверы (обычно на 100—150 л), установленные рядом с постом и редукторы.
Удобство работы, качество реза, стойкость сменных элементов и, в конечном итоге — стоимость эксплуатации поста воздушно-плазменной резки, зависят от конструкции применяемого плазмотрона.
Как уже отмечалось выше, все установки воздушно-плазменной резки, выпускаемые отечественными предприятиями и имеющие высокие технико-экономические характеристики, оснащены плазмотронами исключительно импортного производства. Эти плазмотроны имеют воздушное охлаждение и весьма сходные конструкции.
Основными элементами плазмотрона (см. рис. 3) являются: катод 1 с гафниевой вставкой, керамический диффузор 2 (обеспечивающий закрутку воздушного потока), сопло 3 с калиброванным отверстием (Ш1,0—1,9 мм), изолирующая насадка 4, головная часть 5 и кабель-шланговый пакет 6 с рукояткой 7 эргономической формы.
Катод и сопло изготавливаются из меди (см. рис. 4) методом холодной штамповки и являются расходуемыми элементами, их ресурс зависит от целого ряда факторов: конструкции и точности изготовления плазмотрона, качества сжатого воздуха, химического состава и толщины разрезаемого металла, правильности выбора режима резки и т. д.
Если установка имеет несколько режимов резки (например, 60А, 90А, 120А), то, для достижения оптимального обжатия плазменной струи и получения наилучшего качества реза, каждому режиму следует выбирать соответствующий диаметр отверстия сопла. Так, например, для тока 60А оптимальным будет сопло с диаметром отверстия 1,2—1,4 мм, для 90А — 1,4—1,7 мм, для 120А — 1,7—1,9 мм. Диаметр отверстия обычно указывается на боковой поверхности сопла. Катод же имеет единую конструкцию, менять его следует только по мере износа. Для облегчения смены катода и его вывинчивания из головной части плазмотрона в его верхней части имеются две лыски.
Установки предназначены для резки малых и средних толщин стали, применяемых в машиностроении, производстве металлоконструкций, монтаже трубопроводов, котельных и т. п. Трехфазный источник питания имеет массу 115 кг и, для удобства перемещения, снабжен поворотными колесными опорами. Для выполнения резки в ручном режиме установка комплектуется плазмотроном А.90 (Trafimet, Италия), в случае применения в газорезательных машинах поставляется автоматический плазмотрон Р.90 (Trafimet, Италия) и выносной пульт управления. Применение этих плазмотронов обеспечивает высокопроизводительную (10 мм низкоуглеродистая сталь режется со скоростью 1400 мм/мин.) и качественную резку (ширина реза — не более 2—3 мм).
Наличие трехступенчатого регулятора тока резки (65А, 80А и 100А), осциллятора и режим «мягкого» поджига дежурной дуги позволяет не только подобрать оптимальную скорость резки различных толщин, но и сократить износ катодов и сопел.
Установка УПР-1507М представляет собой умощненный вариант УПР-907М (она также оснащена и более мощным плазмо-троном A.140) и предназначена для резки не только малых, но и больших толщин (низкоуглеродистая сталь — до 55 мм, алюминий — до 30 мм включительно). Установка УПР-907МА предназначена для непрерывной работы в ручном и автоматическом режимах.
Все модели установок снабжены аппаратурой подготовки сжатого воздуха, удобной световой индикацией режимов и системой блокировок, не позволяющей случайно вывести установку из строя.
Непосредственно сам процесс воздушно-плазменной резки на описываемых установках предельно прост и выглядит следующим образом. После включения источника питания в сеть и подачи сжатого воздуха в пневмомагистраль установки следует поднести плазмотрон к обрабатываемому изделию на определенное расстояние (обычно, 2—4 мм) и нажать на кнопку, находящуюся на рукоятке, давая тем самым сигнал управления для начала процесса.
Расстояние между обрабатываемым изделием и соплом плазмотрона легче всего обеспечивается при помощи специальных кареток, надеваемых на головную часть плазмотрона. Роликовая каретка значительно удобнее пружинной — неровности на поверхности металла, по которым прокатываются ролики, почти не влияют на плавность перемещения плазмотрона, в отличие от пружинной каретки, полозки которой «трутся» о поверхность металла. Кроме того, роликовая каретка выполнена из порошковой латуни и имеет никелированную поверхность; брызги металла, налипшие на нее, легко удаляются ветошью.
В процессе резки головную часть плазмотрона необходимо держать строго вертикально к поверхности изделия; скорость перемещения должна соответствовать разрезаемой толщине, а само перемещение плазмотрона вдоль линии реза должно быть плавным и равномерным.
Вообще, скорость перемещения плазмотрона оказывает решающее влияние на качество реза. При правильно выбранной скорости рез получается ровный, узкий (ширина — не более удвоенного диаметра сопла), без «выхватов»; кромки реза — без скруглений; поверхности края — гладкие или с небольшими бороздками, направленными почти вертикально. Грат легко удаляется с нижней кромки реза пассатижами или одним-двумя ударами молотка. С таким качеством можно резать металл до толщины, составляющей 75—85% от предельно возможной. В паспорте на установки обязательно приводятся рекомендуемые скорости резки для различных толщин в виде таблиц или графиков.
Для наиболее эффективной организации труда резчика в стационарных цеховых условиях (например, завод ЖБИ или ДСК) желательно изготовить специальный раскроечный стол, оснащенный местным освещением и нижним отсосом достаточной мощности. Раскроечный стол представляет собой рамную конструкцию прямоугольной формы, выполненной из стального сортового уголка. Верхняя плоскость стола — открытая, на ней имеются крепежные приспособления для установки поперечных сменных ножей с шагом 100—150 мм. Сменные ножи изготавливаются из стальной (или алюминиевой) полосы толщиной 5—10 мм, с верхней кромки сменных ножей снимается фаска.
И в монтажных, и в цеховых условиях хороший эффект дает использование различных шаблонов, линеек и других простейших приспособлений, позволяющих вырезать детали без разметки. Например, применение набора, изображенного на рис. 8, позволяет вырезать фланцы или отверстия с диаметром до 1 м.
Если необходимо нарезать детали простой формы и при этом требования к качеству относительно невысоки, можно осуществить пакетную резку. Листы металла складываются в пакет и стягиваются струбцинами, суммарная толщина должна быть не более 75% от предельной толщины разрезаемого металла, указанной в паспорте на установку.
При большом объеме одинаковых заготовок целесообразно процесс резки механизировать. Механизированная резка по сравнению с ручной исключает операцию разметки, уменьшает припуски; при этом обеспечивается более высокая и, что самое главное, равномерная, скорость резки, что положительно влияет на качество заготовок.
Наиболее просто автоматизировать процесс воздушно-плазменной резки можно при помощи машин для механизированной газовой резки шарнирного типа (АСШ-2, «Огонек» и др.). Эти машины предназначены для резки заготовок относительно небольшого габарита; занимают минимальную рабочую площадь, просты в обслуживании и не требуют больших затрат на эксплуатацию. В основе системы контурного управления лежит магнитный копир, изготовленный из 6—8 мм стального листа в масштабе 1:1.
Переделка машин сводится к демонтажу газовых рукавов и незначительной доработке держателя горелок таким образом, чтобы заменить кислородно-ацетиленовую горелку плазмотроном так называемого «автоматического» (или «карандашного») типа. Установка включается резчиком с выносного пульта управления, скорость перемещения можно плавно регулировать.
Качественной резкой 10—30 мм толщин отнюдь не исчерпывается диапазон эффективного применения технологии воздушно-плазменной резки металлов. Организации, занимающиеся изготовлением и монтажом систем вентиляции, успешно применяют установки малой мощности. Питание таких установок осуществляется от однофазной сети с напряжением 220В; конструкция их предельно упрощена, осциллятор отсутствует, а все функции техобслуживания сведены к минимуму.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!