Использование плазмы для резки металлолома

Плазма является высококонцентрированным источником тепловой энергии, которая с успехом применяется для разделительных операций с различными металлами. Во многих случаях резка плазмой считается более эффективной технологией разделки металлолома, поскольку не нуждается в кислороде и горючих газах, а также позволяет эффективно разделять металл в различных условиях своего применения.

Мобильная установка для резки нержавейки

Сразу хочется сказать о плюсах такого оборудования, как мобильная ручная плазморезка, применительно к теме – лома и ломозаготовки цветных металлов, а конкретнее лома нержавейки.

Часто в металлолом идут емкости из нержавейки – это могут быть обычные пивные кеги (которые необходимо утилизировать – порезать и превратить изделие в лом), другие емкости – ж/д цистерны из нержавейки, пищевые емкости, огромные цистерны на химических заводах и другое. Все эти емкости необходимо демонтировать на месте, “покрошить” для перевозки. Для резки таких изделий обычное оборудование, которым режется черный лом – кислород и пропан, не подойдет, т.к. нержавеющая сталь относится к жаропрочным сталям и температуры кислорода с пропаном будет недостаточно. В этом случае на помощь придет мобильная установка плазменной резки.

Мобильная установка плазменной резки

С ее помощью легко можно резать нержавейку толщиной до 5мм, если требуется работа с более толстыми листами, то нужно подбирать под каждую задачу свою установку. Т.к. как оборудования подобного рода имеет высокую цену, то для начала (для демонтажа единичного объекта, где требуется порезать емкости) лучше поискать плазморезку в аренду.

Конечно, резка емкостей из нержавейки это не единственное преимущество плазменной установки, скорость резания, работа с более толстыми листами металла – вот основные преимущества “плазмы”.

Но есть и недостатки – это массивность дополнительного оборудования, а также обязательное наличие компрессора, в некоторых случая резка плазмой будет обходиться дороже, поэтому, если есть возможность, то дешевле будет резать обычным резаком – кислородом.

Видео – как работает установка для ручной воздушно-плазменной резки металла:

Принцип резки металлов высококонцентрированной плазмой

Для локального повышения температуры в зоне плазменного столба необходим мощный источник энергии (им в большинстве типов промышленных установок является обычный сварочный генератор и концентрированный поток окисляющего газа), а также герметичный объём, где возбуждается разряд.

Последовательность резки металла при газовой и плазменной резке разная. В первом случае резак имеет в своём составе две коаксиально размещённых трубы. Через одну из них – внешнюю – под большим давлением прокачивается инертный газ (это может быть аргон или двуокись углерода), задача которого – сжать поток пламеобразующего газа – кислорода, который в это же время подаётся по внутренней трубе плазмотрона. Такая конструкция ограничивает неконтролируемое распространение пламени по разделяемой поверхности, повышает энергетические характеристики источника тепла, и исключает оплавление кромок разрезаемого фрагмента лома. В стационарных аппаратах современного типа перемещение инструментальной головки может программироваться, в зависимости от конфигурации исходного изделия. Резка на плазме при помощи плазменных резаков переносного типа производится перемещением инструментальной головки самим оператором.

Принцип плазменной резки металла

В электрических плазмотронах сжатие столба дуги производится поперечным потоком среды-диэлектрика (чаще всего ею является индустриальное масло, хотя может быть и вода). Для создания больших давлений, которые достигают 5…10 ат, в комплектацию электрического плазмотрона входит также соответствующая насосная установка. Это снижает компактность оборудования, поэтому плазменные резаки с применением электрического дугового разряда применяются на специальных участках, для разделки особо крупногабаритных фрагментов лома (размерами более 200 мм). Их преимущество – высокая производительность процесса, которая достигает по стали 20000 мм³/мин, а при пониженных требованиях к точности – и 40000 мм³/мин.

Технология плазменной резки

Для резки лома чугуна, алюминия и других цветных металлов постепенно приобретает распространение технология мультиплазмирования, для которой характерно возбуждение электрического разряда в водной или спиртсодержащей среде. Соответствующие аппараты отличаются компактностью, однако требуют высококвалифицированного обслуживания и настройки.

Независимо от конструкции, аппарат для резки металла плазмой создаёт в рабочей зоне локальные температуры от 6000 до 20000⁰С, чего достаточно не только для размерного плавления наиболее тугоплавких металлов, но и для размерного испарения частиц, которые выносятся потоком среды из зоны разделения.  Скорость потока при этом достигает 500…1000 мс.

Конструкции и работа плазменных резаков

Основным узлом газовых плазменных резаков является инструментальная головка. Она включает в  себя:

1. Защитный внешний кожух их жаропрочной стали.
2. Сопло (в комплект к аппаратам входит несколько конфигураций, которые используются для плазменной резки различных профилей).
3. Охлаждающий узел, которым предотвращается перегрев катода.
4. Охладитель рабочего сопла, исключающий его тепловую деформацию, особенно при длительной резке.
5. Трубопроводы для подачи инертного и плазмообразующего газов.

Для стационарных установок плазменной резки в конструкции предусматривается подвижный стол, на котором закрепляется разрезаемый фрагмент металлолома. Такой стол имеет программируемое перемещение с задаваемой точностью и производительностью резки.

Стационарная плазменная установка

Все электрические дугоплазмовые резаки являются устройствами прямого действия, в которых возбуждаемая дуга включается в общую электрическую цепь. Безопасность их применения обеспечивается надёжной термоизоляцией токоведущих элементов установки от прочих деталей оборудования. В качестве материала электрода используется графит марок МПГ иди ЭЭГ, хотя при малых требованиях к точности может применяться и медь. При постепенном повышении тока дуги происходит ионизация межэлектродного промежутка, и образующаяся плазма производит размерное разделение металла. Сам процесс протекает в переносной герметизированной камере, которая перекрывает всю зону разделения, и препятствует снижению рабочего давления прокачиваемой рабочей среды. При понижении давления точность  такой резки  заметно снижается, а сам процесс превращается в размерное плавление металла. Поэтому рабочее давление прокачки не может быть менее 3…4 ат.

Электродуговая резка плазмой – единственный способ резки лома твёрдых сплавов

Электродуговой ручной плазменный металлизатор

Качество ручной плазменной резки зависит только от квалификации и выносливости оператора. Поэтому для облегчения условий его труда такие аппараты снабжаются комплектом переносных упоров. Упоры устанавливаются на сопло, вследствие чего отпадает необходимость в том, чтобы держать резак навесу.

Для работы плазменных резаков, использующих газовый способ инициирования плазмы, необходимо непрерывное поступление инертного газа (чаще – азота), при помощи которого из зоны реза удаляют грат и застывшие частицы металла. В качестве источника подачи таких газов используются либо баллоны, либо стационарная магистраль.

Все плазмотроны работают от электрического источника постоянного тока. Исключение составляет резка лома алюминия, которая ведётся на переменном токе.

Видео – как режет аппарат плазменной резки Aurora PRO Airhold 40:

Технические характеристики аппаратов плазменной резки

Ниже приведены сравнительные характеристики газовых плазменных резаков, способных разделять фрагменты лома чёрных и цветных металлов:

Для выбора подходящей модели плазмотронов, реализующих электрический способ возбуждения дуги, можно воспользоваться данными следующей таблицы:

Установка плазменной резки HyPerformance HPR400XD и брусок толщиной 140 мм