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Dispositivo de corte de plasma

A tecnologia de corte por plasma raramente é usada na vida cotidiana, mas na esfera industrial é muito difundida. Devido ao fato de que com a ajuda de um cortador de plasma, você pode cortar de forma fácil, rápida e eficiente quase qualquer metal condutor, bem como outros materiais – pedra e plástico, ele é usado em engenharia mecânica, construção naval, serviços públicos, produção de publicidade , para consertar equipamentos e muito mais. O corte sempre acaba sendo liso, limpo e bonito. Quem está prestes a dominar essa tecnologia pode se interessar por uma questão razoável, o que é um cortador a plasma, qual é o princípio de seu funcionamento, bem como o que são os cortadores a plasma e para que serve cada um. Tudo isso dará uma compreensão geral da tecnologia de corte a plasma, permitirá que você faça a escolha certa ao comprar e dominar o funcionamento do dispositivo..

O princípio de operação da máquina de corte a plasma

O princípio de operação da máquina de corte a plasma

Como funciona um cortador de plasma? E o que significa a palavra “plasma”? Para que o cortador de plasma funcione, apenas duas coisas são necessárias – eletricidade e ar. A fonte de energia fornece correntes de alta frequência para a tocha (plasmatron), devido às quais um arco elétrico surge no plasmatron, cuja temperatura é de 6.000 a 8.000 ° C. Em seguida, o ar comprimido é direcionado para o plasmatron, que em alta velocidade é ejetado do tubo de ramificação, passa pelo arco elétrico, aquece até uma temperatura de 20.000 – 30.000 ° C e é ionizado. O ar, que é ionizado, perde suas propriedades dielétricas e se torna um condutor de eletricidade. O plasma é precisamente este ar..

Escapando do bico, o plasma aquece localmente a peça em que é necessário cortar, o metal derrete. Partículas de metal fundido formadas na superfície frontal do corte são sopradas por uma corrente de ar que escapa em grande velocidade. É assim que o metal é cortado.

A velocidade do fluxo de plasma (ar ionizado aquecido) aumenta se a taxa de fluxo de ar é aumentada. Se aumentarmos o diâmetro do bico pelo qual o plasma escapa, a velocidade diminuirá. Os parâmetros de velocidade do plasma são aproximadamente os seguintes: a uma corrente de 250 A, pode ser 800 m / s.

Para tornar o corte uniforme, o plasmatron deve ser mantido perpendicular ao plano de corte, o desvio máximo permitido é de 10 – 50 °. A velocidade de corte também é de grande importância. Quanto menor for, mais largo se torna o corte e as superfícies de corte tornam-se paralelas. O mesmo acontece quando a amperagem aumenta..

Se você aumentar o consumo de ar, a largura de corte diminuirá, mas as arestas de corte se tornarão não paralelas..

Dispositivo de corte de plasma

Dispositivo de corte de plasma

A máquina de corte de plasma consiste em fonte de energia, plasmatron e saco de mangueira, através do qual a fonte de alimentação é conectada e compressor com plasmatron.

A fonte de alimentação da máquina de corte a plasma pode ser um transformador ou inversor, que fornece uma grande corrente para a tocha de plasma..

Plasmatron, na verdade, é o elemento principal do aparelho – um cortador de plasma. Às vezes, por engano, todo o aparelho é chamado de tocha de plasma. Talvez isso se deva ao fato de que a fonte de alimentação da cortadora a plasma não é única, mas pode ser usada em conjunto com uma máquina de solda. E o único elemento que distingue o cortador de plasma de outro dispositivo é a tocha de plasma.

Os principais componentes de um plasmatron são um eletrodo, um bico e um isolador entre eles..

Dentro do corpo do plasmatron existe uma câmara cilíndrica de pequeno diâmetro, cujo canal de saída é bastante pequeno e permite a formação de um arco comprimido. Um eletrodo está localizado na parte traseira da câmara de arco, que serve para excitar um arco elétrico..

Eletrodos para corte de plasma a ar pode ser feito de berílio, háfnio, tório ou zircônio. Óxidos refratários se formam na superfície desses metais, evitando a destruição do eletrodo. Mas para a formação desses óxidos, certas condições são necessárias. Os mais comuns são os eletrodos de háfnio. Mas eles não são feitos de berílio e tório, e os próprios óxidos são os culpados: o óxido de berílio é extremamente radioativo e o óxido de tório é tóxico. Tudo isso pode ter um efeito extremamente negativo no trabalho do operador..

Uma vez que a iniciação de um arco elétrico entre o eletrodo e a peça de trabalho do metal sendo processado é diretamente difícil, primeiro o chamado arco piloto é aceso – entre o eletrodo e a ponta do plasmatron. A coluna deste arco preenche todo o canal. Em seguida, o ar comprimido passa a ser fornecido à câmara, que, passando pelo arco elétrico, aquece, ioniza e aumenta de volume em 50 a 100 vezes. O bocal do plasmatron é estreitado para baixo e forma um fluxo de plasma do gás / ar ionizado aquecido, que é ejetado do bocal a uma velocidade de 2 – 3 km / s. Nesse caso, a temperatura do plasma pode chegar a 25-30 mil ° C. Sob tais condições, a condutividade elétrica do plasma torna-se aproximadamente a mesma do metal sendo processado..

O plasma é expelido do bico da tocha de plasma

Quando o plasma é soprado para fora do bico e toca a peça de trabalho com a tocha, um arco de corte de plasma é formado – o que está funcionando, e o arco piloto é extinto. Se repentinamente, por algum motivo, o arco de trabalho também se extinguir, é necessário interromper o suprimento de ar, ligar novamente a tocha de plasma e formar um arco piloto, e então iniciar o ar comprimido.

Bocal de plasma pode ter tamanhos diferentes e as capacidades de todo o plasmatron e a tecnologia para trabalhar com ele dependem disso. Por exemplo, a quantidade de ar que pode passar por esse diâmetro por unidade de tempo depende do diâmetro do bico da tocha de plasma. A largura de corte, velocidade de operação e taxa de resfriamento da tocha de plasma dependem da quantidade de consumo de ar. Os cortadores de plasma usam bicos de não mais do que 3 mm de diâmetro, mas bastante longos – 9 – 12 mm. O comprimento do bico afeta a qualidade do corte. Quanto mais comprido for o bico, melhor será o corte. Mas aqui você precisa ter cuidado, a medição é importante em todos os lugares, uma vez que um bico muito grande se desgastará e quebrará mais rápido. O comprimento ideal é considerado 1,5 – 1,8 vezes o diâmetro do bico.

É imperativo que o ponto do cátodo seja focado estritamente no centro do cátodo (eletrodo). Para isso, um fornecimento de vórtice de ar comprimido / gás é usado. Se o suprimento de ar do vórtice (tangencial) for perturbado, o ponto do cátodo se moverá em relação ao centro do cátodo junto com o arco. Tudo isso pode levar à queima instável do arco de plasma, à formação de um arco duplo e até mesmo à falha da tocha de plasma..

O processo de corte a plasma usa formador de plasma e gases de proteção. Dispositivos de corte de plasma com amperagem de até 200 A (você pode cortar metal de até 50 mm de espessura) usam apenas ar. Nesse caso, o ar é um gás formador de plasma e protetor, além de resfriador. Em pórticos industriais complexos, outros gases são usados ​​- nitrogênio, argônio, hidrogênio, hélio, oxigênio e suas misturas.

O bico e o eletrodo da máquina de corte a plasma são consumíveis que devem ser substituídos em tempo hábil, sem esperar pelo seu desgaste total..

Basicamente, é comum comprar cortadores a plasma prontos, o principal é escolher corretamente o aparelho certo, então não será necessário “finalizar com lima”. Embora em nosso país existam “Kulibins” que podem fazer uma máquina de corte a plasma com as próprias mãos, adquirindo algumas peças separadamente.

Variedades de máquinas de corte por plasma

Os cortadores de plasma são diferenciados por vários parâmetros diferentes. Os dispositivos de corte por plasma podem ser instalações portáteis, sistemas de pórtico, máquinas cantilever articuladas, estruturas especializadas e instalações com acionamento por coordenadas. Destaque para as máquinas de corte a plasma CNC (Computer Numerical Control), que minimizam a intervenção humana no processo de corte. Mas, além dessas, existem outras gradações..

Dispositivos para corte manual e mecanizado

Máquina de corte plasma manual

Máquina de corte plasma manual É usado para corte manual de metal quando a tocha de plasma é segurada por um operador humano e a guia ao longo da linha de corte. Pelo fato do plasmatron estar sempre suspenso acima da peça que está sendo processada, a mão humana pode tremer levemente mesmo durante a respiração normal, tudo isso afeta a qualidade do corte. Pode ter flacidez, corte irregular, marcas de solavanco, etc. Para facilitar o trabalho do operador, existem batentes especiais colocados no bico da tocha de plasma. Com ele, você pode colocar a tocha de plasma diretamente na peça de trabalho e guiá-la com cuidado. A lacuna entre o bico e a peça de trabalho será sempre a mesma e atenderá aos requisitos.

Máquinas de corte de plasma

Dispositivos de corte à máquina são cortadores de plasma do tipo portal e dispositivos para corte automático de peças e tubos. Esses dispositivos são usados ​​na produção. A qualidade do corte com tal cortador de plasma é ideal; processamento adicional da borda não é necessário. E o controle de software permite que você faça cortes de várias formas de acordo com o desenho, sem medo de sacudir a mão no momento errado. O corte é preciso e suave. Para essas máquinas de corte a plasma, o preço é uma ordem de magnitude maior do que para máquinas manuais.

Máquinas de corte a plasma transformador e inversor

Existem cortadores de plasma de transformador e inversor.

Cortadores de plasma para transformadores

Cortadores de plasma para transformadores mais pesados ​​que os inversores e maiores em tamanho, mas são mais confiáveis, pois não falham em caso de picos de tensão. O tempo de operação desses dispositivos é maior que o dos inversores, podendo chegar a 100%. Um parâmetro como a duração da inclusão afeta diretamente as especificações de trabalho com o dispositivo. Por exemplo, se o ciclo de trabalho é de 40%, isso significa que a tocha pode funcionar por 4 minutos sem interrupção, e então precisa de 6 minutos de descanso para esfriar. O ciclo de trabalho 100% é utilizado na produção, onde o trabalho do aparelho dura toda a jornada de trabalho. A desvantagem de um cortador de plasma para transformador é o alto consumo de energia.

Os cortadores de plasma para transformadores podem ser usados ​​para cortar peças mais espessas. Para uma máquina de corte por plasma a ar semelhante, o preço é mais alto do que para uma com inversor. Sim, e é uma caixa sobre rodas.

Máquinas inversoras de corte a plasma

Máquinas inversoras de corte a plasma são usados ​​com mais frequência na vida cotidiana e em pequenas indústrias. Eles são muito mais econômicos no consumo de energia, têm menos peso e dimensões e, na maioria das vezes, representam um aparelho portátil. A vantagem do cortador de plasma inversor é a queima estável do arco e a eficiência é 30% maior, compacidade e capacidade de trabalhar em locais de difícil acesso.

Máquina de corte a plasma de ar e água

É importante notar que não existem apenas máquinas de corte a plasma a ar, cujo princípio de operação e o dispositivo foram descritos acima, mas também máquinas de corte a plasma a água..

Se em cortadores de plasma de ar o ar atua como um formador de plasma, e como um protetor, e como um gás de resfriamento, então em cortadores de plasma de água a água atua como um resfriador, e o vapor d’água do formador de plasma.

Resfriamento de água da tocha de plasma

As vantagens do corte a plasma a ar são baixo preço e baixo peso, mas a desvantagem é que a espessura da peça cortada é limitada, muitas vezes não mais do que 80 mm.

O poder dos cortadores de plasma de água permite que você corte peças grossas, mas seu preço é um pouco mais alto.

O princípio de operação da máquina de corte por plasma de água é que em vez de ar comprimido, ela usa vapor de água. Isso permite dispensar o uso de compressor para cilindros de ar ou gás. O vapor de água é mais viscoso do que o ar, então é necessário muito menos, o suprimento na lata é suficiente para cerca de um mês ou dois. Quando um arco elétrico flui na tocha de plasma, é fornecida água a ele, que evapora. Ao mesmo tempo, o fluido de trabalho levanta o cátodo do pólo negativo para longe do cátodo do pólo positivo do bocal. Como resultado, um arco elétrico é ativado e o vapor é ionizado. Mesmo antes que a tocha de plasma se aproxime da peça que está sendo processada, o arco de plasma é acionado, o que executa o corte. Um representante marcante desta categoria de cortadores de plasma é o aparelho Gorynych, para tal aparelho de corte de plasma o preço é de cerca de 800 dólares..

Máquinas de corte a plasma com e sem contato

Dependendo se o material a ser cortado está incluído no circuito elétrico do corte a plasma ou não, o tipo de corte depende – contato e não contato.

Máquinas de corte a plasma com e sem contato

Corte de plasma de contato ou o corte por arco de plasma se parece com isto: o arco queima entre o eletrodo da tocha de plasma e a peça de trabalho. Isso também é chamado de arco direto. A coluna do arco é alinhada com um jato de plasma que escapa do bico em alta velocidade. O ar soprado através do bico da tocha de plasma comprime o arco e dá a ele propriedades de penetração. Devido à alta temperatura do ar de 30.000 ° C, a taxa de seu fluxo de saída aumenta e o plasma tem um forte efeito mecânico no metal soprado.

O corte por contato é usado ao trabalhar com metais que podem conduzir eletricidade. É a fabricação de peças com contornos retos e curvos, corte de tubos, tiras e hastes, abertura de furos em peças e muito mais..

Corte de plasma sem contato ou o corte com um jato de plasma se parece com isto: um arco elétrico queima entre o eletrodo e a ponta de formação da tocha de plasma, uma parte da coluna de plasma é realizada da tocha de plasma através do bico e representa um jato de plasma de alta velocidade . É esse jato que é o elemento de corte..

O corte sem contato é usado ao trabalhar com materiais não condutores (não metais), como pedra.

Trabalhar com máquina de corte a plasma e tecnologia de corte a plasma a ar é uma arte que exige conhecimento, paciência e cumprimento de todas as regras e recomendações. O conhecimento e a compreensão do dispositivo cortador de plasma ajudam a realizar o trabalho com eficiência e precisão, uma vez que o operador entende quais processos ocorrem na tocha de plasma e além em um momento ou outro, e pode controlá-los. Também é importante observar todos os cuidados e medidas de segurança, por exemplo, é necessário trabalhar com cortador de plasma em traje de soldador, com escudo, luvas, calçado fechado e calça justa de tecido natural. Alguns óxidos liberados durante o corte de metal podem causar danos irreparáveis ​​aos pulmões humanos, portanto é necessário trabalhar com uma máscara protetora ou, pelo menos, fornecer uma boa ventilação na área de trabalho..