Как снизить затраты на раскрой в 2 раза
Внедрение технологии и оборудования сложноконтурного финишного раскроя листовой стали плазменным методом с точностями и качеством лазерной обработки как минимум в 2 раза снижает затраты на производство металлоконструкций и изделий из листовой стали.
Это повышает конкурентоспособность продукции. Без лишних слов — просто факты.
Сравнение лазерной и плазменной резки
Существует два основных способа воздействия в области термической резки листовой стали и сплавов цветных металлов:
| Метод | Источник энергии | Принцип действия |
|---|---|---|
| Лазерная резка | Инфракрасное излучение | Локальный нагрев и испарение |
| Плазменная резка | Электрическая дуга | Плазменная струя высокой температуры |
Оба метода имеют свои преимущества. Но вопрос цены и качества остается открытым.
Лазерное оборудование: мощности и ограничения
Современное лазерное оборудование достигает мощностей до нескольких десятков киловатт на длинах волн излучения от 0,9 до 11,0 мкм.
Мировые производители лазерных систем
Обеспечивает качественную резку листового металла на толщинах от 1 до 20 мм.
Основными мировыми разработчиками мощных лазерных систем являются:
- IPG (Россия)
- TRUMPF (Германия)
- Mazak (Япония)
- Ряд других компаний
Но есть серьезное «но». Главными препятствиями для широкого внедрения лазерной техники в производство, резки листового металла является:
| Проблема | Последствие |
|---|---|
| Высокая цена оборудования | Долгая окупаемость |
| Сложное сервисное обслуживание | Простои при поломках |
| Дорогая эксплуатация | Высокая себестоимость |
Не каждый производитель может себе это позволить.
Плазменная резка: возможности до 100 мм
Современные плазменные машины достигают тока резки до 400 А, обеспечивая раскрой листового металла толщиной до 100 мм (AJAN PP260A).
Мировые лидеры в этой области — корпорации:
- KILBERG (Германия)
- HYPERTERM (США)
- DAIHEN (Япония)
Они также занимаются решением проблем повышения качества плазменной резки шириной менее 1 мм за счет разработки новых источников плазмы, усовершенствования конструкции горелок.
Проблемы импортного оборудования
Однако на российском рынке эти разработки представлены мало. Почему?
Из-за:
- Трудности адаптации к промышленным электросетям
- Закрытости для управления от внешних систем программного обеспечения
- Дорогого ремонта
- Высокой стоимости расходных материалов
- Дорогого технического обслуживания
Знакомая ситуация, не правда ли?
Российские разработки НПФ ТЕЛАР
Один из российских разработчиков — НПФ «ТЕЛАР» создает технологии и оборудование для скоростного высококачественного плазменного раскроя листов стали и цветных металлов.
Технические характеристики установок
Оборудование работает по контуру любой сложности:
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Толщина материала | От 1 до 40 мм |
| Размер листа | До 2000×6000 мм |
| Ширина реза | 0,5–0,9 мм |
| Скорость резки | До 20 000 мм/мин |
| Точность | ±0,1 мм |
| Режим работы | Автоматизированный с ЧПУ |
Впечатляет? Еще бы. Точность до ±0,1 мм при скорости до 20 метров в минуту — это уровень лазерной резки. Но по цене плазмы.
Оборудование базируется на промышленных компьютерах. Что дает гибкость и надежность.
Контроль высоты резака THC
Важным условием получения качественного реза при плазменной и лазерной резке является поддержание заданного расстояния между резаком и обрабатываемым материалом.
Метод контроля напряжения дуги
При плазменной резке это является категорически необходимым. Почему?
Слишком большое расстояние приведет к обрыву дуги. А слишком малое может привести к быстрому износу сопла, а при столкновении с материалом — и к повреждению резака.
Но для получения качественного реза необходимо строго (до 0,1 мм) выдерживать требуемый зазор, который в зависимости от конструкции резака может быть от 3,5 мм до 10 мм.
Для контроля высоты резака (THC — torch height control) в основном используется метод контроля напряжения плазменной дуги.
Принцип прост:
- Напряжение дуги при ее удлинении (удаление от материала) растет
- При приближении — уменьшается
- По изменению напряжения можно с точностью до 0,1 мм судить о расстоянии резака до разрезаемого материала
Естественно, с учетом его толщины.
Этот метод, к сожалению, не лишен недостатков:
| Недостаток | Последствие |
|---|---|
| Наличие активной дуги | Необходимость горения дуги |
| Провисание дуги при смене направления | Погрешности на углах |
| Движение по криволинейным траекториям | Нестабильность зазора |
В связи с чем приходится принудительно отключать слежение на углах, чтобы избежать «ныряния» резака.
Это повышает нагрузку на систему управления и накладывает определенные условия на подготовку программ раскроя.
Определение начальной высоты IHS
Также важным является правильно определить начальную высоту резака над металлом при инициировании дуги IHS (Initial height control).
Для этого используют:
- Контактные способы (контроль омического сопротивления сопло–металл)
- Stall эффект (если Z-ось резака оборудована датчиком ОС)
- Применение емкостных систем контроля приближения
Каждый метод имеет свои преимущества. Выбор зависит от конкретной задачи и бюджета.
Применение в отраслях промышленности
Технология и оборудование предлагаются для внедрения на предприятиях:
| Отрасль | Применение |
|---|---|
| Общее машиностроение | Детали машин и механизмов |
| Станкостроение | Элементы станков |
| Производство сельхозмашин | Кузовные детали |
| Авиастроение | Элементы конструкций |
| Кораблестроение | Корпусные детали |
| Атомная и электроэнергетика | Специальные конструкции |
| Автомобилестроение | Кузовные панели |
| Система предприятий РЖД | Запчасти и конструкции |
| Нефтегазовая промышленность | Трубопроводы, емкости |
Для финишного изготовления деталей машин и механизмов без последующей механической обработки. По минимальным затратам в сравнении с существующими лазерными и классическими плазменными технологиями.
Предлагаемые решения базируются на заявке на полезную модель «Источник питания для плазменной дуговой обработки» приоритет № 2009141692 от 11.11.2009 г.
Заявителем и патентообладателем является ООО НПФ «ТЕЛАР».
В 2010 году был заключен госконтракт на разработку и изготовление установки прецизионной плазменной резки.
Российские технологии догоняют и перегоняют импортные аналоги. Факты налицо: точность ±0,1 мм, скорость до 20 м/мин, ширина реза менее 1 мм. И все это — по доступной цене.
Минаев И.В.
Воловодов Д.В.
Трубин А.Ю.
