Производители и компании, занимающиеся обработкой металла, а также плазменной резкой могут быть удивлены, узнав, какой долгий путь прошел процесс плазменной резки металла, чтобы эволюционировать к его сегодняшнему состоянию. Технология развилась до такой степени, что края реза стали гладкими, а диаметр вырезаемых отверстий сократился до размеров крепежных элементов.

Плазменная резка прошла длинный путь с момента ее изобретения во второй половине 1950х годов инженерами компании Union Carbide Corp. Сейчас это один из наиболее широко используемых процессов резки листового металла с разнообразием возможностей в раздичных отраслях промышленности.

Первые системы плазменной резки (см. рис. 1) использовались в первую очередь для резки нержавеющей стали и алюминия от 12 до 150 мм. Такие системы, примитивные по современным стандартам, были в то время наиболее практичным методом резки тяжелых цветных металлических листов.

Большинство из них были оборудованы механизмами в стиле пантографа с перемещением по осям X и Y. Они использовали либо фотоэлемент или же магнитное устройство для трассировки линий чертежа.

На протяжении 1960-х годов инженеры постоянно трудились над улучшением качества резки и увеличением срока службы расходных сопел и электродов резака. Резка металла с помощью плазмы как раз начала набирать обороты в течение этого периода благодаря возможности вырезать сложные формы в цветных металлах еще и с большой скоростью.

В 1968 году была изобретен и представлен радиальный впрыск воды. Эта технология предусматривала использование в сопле чистой воды, которая радиально (вдоль радиуса) впрыскивалась в плазменную струю тем самым заставляя ее сжиматься в дугу. Таким образом удалось увеличить плотность энергии и одновременно охлаждать сопло, что в свою очередь положительно сказалось на скорости и качестве плазменной резки и на возможности резать углеродистые стали в 4-6 раз быстрее, чем с помощью кислородной резки.

В то же время совершенствовался и автоматический привод для перемещения резака по XY координатам. Начали развиваться микропроцессорные технологии, что несомненно, позволяло использовать их в качестве мозга для управления плазменной резкой. Процесс резки ставал все более автоматизированным и производительным.

В 1970-х технология плазменной резки практически заменила кислородную резку металла и использовалась уже для резки листов толщиной от 6 до 25 мм. Для металлов толщиной более 25 мм резка на основе кислорода еще могла являться альтернативой.

Хронология главных инженерных прорывов в плазменной резке

1957 – компанией Union Carbide был разработан процесс плазменной резки металла.

1962-1967 – разработан метод двойной дуги плазменного потока, что улучшило качество резки цветных металлов.

1968 – радиальный впрыск воды. Более ровные края реза и более высокие скорости. Возможность резки углеродистых сталей с приемлемым качеством.

1970-1979 – автоматизировано управление высотой резака в зависимости от толщины металла, что положительно сказывалось на сроке службы расходных деталей.

1980-1984 – были представлена система плазменной резки на основе кислорода. Что помогло улучшить края реза металла (см. рис. 2).

1984-1990 – последующие разработки в области плазменной резки привели к снижению уровней мощности и механизации резки тонких листов металла.

1990 – разработаны источники питания с использованием широтно-импульсной модуляции и управляемыми выходами тока. Началось уменьшение размеров систем плазменной резки в том числе благодаря инверторным технологиям источников питания.

1992 – реализован микропроцессорный способ регулирования давления плазменных газов, а также регулирование выходной силы тока источника питания. Это позволило увеличить «время жизни» расходных деталей для плазмы в 4-6 раз, что соответственно привело к снижению стоимости плазменной резки.

1996 – появились автоматизированные системы контроля потока газа. Первые станки с ЧПУ.

1996-2006 – множество различных усовершенствований связанных с развитием компьютерных технологий, что привело к практически полной автоматизации многих параметров процесса резки. Благодаря этому работа операторов станков плазменной резки значительно упростилась, а сам процесс резки опирался уже не столько на опытность оператора сколько на внимательность.

Последние технологические разработки

За последние 10 лет разработки в области технологии плазменной резки развиваются быстрыми темпами. Последние ревизии станков для резки металла полностью интегрированы с ЧПУ, имеют сенсорные экраны и максимально понятный интерфейс операционной системы. Обучение персонала работе даже с самым сложным станком занимает буквально 1-2 дня.

В целом, процесс плазменной резки достаточно быстро шагнул вперед (см. рис. 3). Если на ранних этапах развития плазмы (рис. 3 – вверху) те же отверстия были далеки от идеала. Сегодня (рис. 3 – низ) лучшие модели станков способны практически идеально вырезать любые формы и отверстия в металле почти любой толщины.

Современное программное обеспечение позволяет максимально эффективно выбирать точки врезки плазменного луча, чтобы избежать прохождения по уже ранее вырезанным контурам.

Одновременно с развитием больших и громоздких станков плазменной резки, которые в основном базируются на предприятиях значительно развились портативные системы резки. Они более дешевые, но имеют ограничения по толщине резки тех или иных металлов. Существуют портативные плазменные резки на 30 ампер которые работают от обычной бытовой розетки на 220 В и способны резать метал толщиной до 1,5 мм, а также системы на 125 ампер с 100% рабочим циклом и предельной толщиной резки до 6 мм.

Промышленные же системы плазменной резки с ЧПУ как правило всегда используются на 100% (работают практически круглосуточно) и доступны в мощностях от 130 до 800 ампер.

Сейчас рынок резки металлов делят между собой плазменная, лазерная, гидроабразивная и кислородная резки. В той или иной есть свои плюсы и минусы.