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, повышает конкурентоспособность продукции.
Существует два основных способа воздействия в области термической резки листовой стали и сплавов цветных металлов: энергией инфракрасного излучения – лазеры, энергией электрической дуги – плазма.
Современное лазерное оборудование достигает мощностей до нескольких десятков киловатт на длинах волн излучения от 0,9 до 11,0 мкм, обеспечивая качественную резку листового металла на толщинах от 1 до 20 мм. Основными мировыми разработчиками мощных лазерных систем являются: IPG (Россия), TRUMPF (Германия), Mazak (Япония) и ряд других. Главными препятствиями для широкого внедрения лазерной техники в производство, резки листового металла является высокая цена, сложное сервисное обслуживание и эксплуатация.
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. Однако на российском рынке эти разработки представлены мало изза трудности адаптации к промышленным электросетям, закрытости для управления от внешних систем программного обеспечения, дорогого ремонта, расходных материалов и технического обслуживания.
Один из российских разработчиков – НПФ «ТЕЛАР» создает технологии и оборудование для скоростного высококачественного плазменного раскроя листов стали и цветных металлов по контуру любой сложности толщиной от 1 до 40 мм и размером до 2000х6000 мм в автоматизированном режиме с ЧПУ на базе промышленных компьютеров с обеспечением ширины реза 0,5…0,9 мм, скоростью до 20000 мм/мин и точностью до ±0,1 мм.
Важным условием получения качественного реза при плазменной и лазерной резке является поддержание заданного расстояния между резаком и обрабатываемым материалом. При плазменной резке это является категорически необходимым, т.к. 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, т.к. напряжение дуги при ее удлинении (удаление от материала) растет, и соответственно наоборот. Т.е. по ее изменению 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 – наличие активной дуги, а также «провисание» дуги при смене направления и движении по криволинейным траекториям. 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.
Также важным является правильно определить начальную высоту резака над металлом при инициировании дуги IHS (Initial height control). Для этого используют либо контактные способы (контроль омического сопротивления сопло – металл, stall эффект – если Zось резака оборудована датчиком ОС), либо применение емкостных систем контроля приближения.
Технология и оборудование предлагаются для внедрения на предприятиях общего машино и станкостроения, производстве сельхозмашин, авиа, кораблестроении, атомной и электроэнергетики, автомобилестроении, в системе предприятий РЖД, нефтегазовой промышленности 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.
Минаев И .В.
Воловодов Д. В.
Трубин А. Ю.