Плазменная резка металлов

Плазменная резка металлов

Какая термическая резка дает лучшие результаты? Лазер! — ответят многие и будут неправы. Да, лазер для многих — это вершина технологий, внедрение инноваций. Но в условиях производства главными являются вопросы: что резать, какие толщины, точность, скорость, эксплуатационная стоимость. Именно поэтому в большинстве случаев современные установки для плазменной резки металлов предпочтительнее лазеров.

Несмотря на то, что технология плазменной резки появилась давно, в последнее время наблюдается пик ее популярности. Перечислим вкратце общие преимущества плазменной резки и сравним с другими способами.

Сравнение с кислородно-ацетиленовой резкой. Основное преимущество кислородно-ацетиленовой резки — малые капитальные затраты при разделительной резке углеродистых сталей. В остальном выигрывает плазменная резка. Качество реза па порядок выше, а именно: окалина (грат) минимальна или вообще отсутствует, исключается или сводится к минимуму необходимость последующей обработки, меньше зона термического влияния. Есть возможность резать цветные металлы, нержавеющие стали и алюминий, что невозможно при кислородно-ацетиленовой резке. Скорость резки при толщине металла до 30-35 мм в несколько раз выше, нет периода разогрева, пробой отверстия требует меньшего времени. Затраты на единицу длины реза значительно ниже, чем при других способах.

Сравнение с лазерной резкой. Современный опыт свидетельствует, что использование лазера при резке металлов наиболее эффективно, когда требуется геометрическая точность реза сталей менее 0,5 мм, при толщине менее 5-6 мм.

Преимущество плазменной резки в существенно меньших капитальных и эксплуатационных затратах, а также расходах на техническое обслуживание.

Плазменная резка используется для алюминиевых сплавов, что проблематично для лазерной резки из-за высокого коэффициента отражения. Скорость плазменной резки выше. Во многих случаях, при правильном подборе плазменной установки, выигрыш в скорости и стоимости резки — за плазмой.

На что обращать внимание, какие особенности надо учитывать, какое оборудование предпочесть — об этом далее.

Теория и практика плазменных установок. Любая установка для плазменной резки, как минимум, состоит из двух частей: плазмотрона (резака) и источника питания.

Плазмотрон — основная часть и рабочий инструмент любой системы плазменной резки. Его основная функция: зажечь дугу, обеспечить превращение подаваемого газа в плазму (когда газ продувается через дугу), стабилизировать и сконцентрировать плазменную струю, чтобы добиться лучшей точности и скорости при резке.

Источник питания должен обеспечить стабилизированный ток и напряжение резки, подаваемое на плазмотрон.

Не очень сложно? Действительно, в обычных резаках для ручной резки используют следующую стандартную схему работы.

В качестве плазмообразующего газа используют воздух, поступающий от компрессора или пневмосети (для цветных металлов можно использовать азот). Поджиг дуги обычно происходит контактным или бесконтактным способом. Источник питания может быть любой конструкции, наиболее современные — источники инверторного типа (преобразование и управление напряжением/током осуществляется мощными силовыми транзисторами).

Но если стоит задача более качественной резки, то все резко усложняется.

Во-первых, основная задача, особенно при автоматизированной резке, — добиться как можно большей долговечности сопла и электрода. Жизненный цикл комплектующих при этом измеряется не в часах и километрах, а в числе пусков в зависимости от продолжительности цикла резки. Все плазмотроны любых производителей могут показать приемлемое качество резки, если в них установлен новый электрод и новое сопло. Однако после сотни-другой циклов (а в некоторых случаях хватит и десятка), качество и параметры резки существенно ухудшаются. Поэтому ключевые производители таких систем используют более сложные схемы работы плазмотрона.

Это может быть специальный цикл процесса резки, позволяющий существенно уменьшить износ электрода в течение одного цикла резки. Например, технология LongLife фирмы Hypertherm, обеспечивающая комбинированное ступенчатое изменение давления плазмообразующего газа и силы тока, дает возможность использовать один электрод при более 1000 пусках без существенного снижения качества резки!

С возрастанием мощности/качества резки практически всегда используется только бесконтактный поджиг дуги — такой способ меньше повреждает сопло и катод по сравнению с контактным поджигом.

И, наконец, чем лучше охлаждение головки плазмотрона, тем лучше температурный режим работы и больший срок службы его частей. По этой причине, а также в силу других факторов в наиболее распространенных плазмотронах для высококачественной резки сегодня используют схему с изолированным контуром жидкостного охлаждения вместе с двухгазовой системой резки.

Схема такого плазмотрона отличается дополнительной защитной насадкой на сопло. Между ними пропускают защитный газ. Он решает четыре задачи: улучшенное охлаждение сопла; дополнительное сжатие дуги и, как следствие, лучшая концентрация и лучшие режущие свойства; охлаждение и защита кромок разрезаемой детали; защита сопла от брызг разрезаемого металла, особенно при пробое.

Даже если в качестве режущего и защитного газа используется воздух, такая схема обеспечивает лучшие параметры по сравнению с обычной схемой. А что если использовать другие газы и их комбинации? Наиболее распространены такие варианты:

₂+воздух. Режущий газ — кислород, защитный газ — воздух. Эта комбинация обеспечивает наибольшую скорость и высокое качество резки углеродистых сталей. На кромках реза не бывает азотирования, минимум грата (заусенцев, наплывов на кромках реза с обратной стороны).

N₂+воздух. Режущий газ — азот, защитный газ — воздух. Обеспечивает хорошее качество резки нержавеющих сталей и алюминия. Срок службы расходных материалов значительно выше, чем на воздухе.

H35+N₂. Режущий газ — смесь Н35 (аргон — 35%, водород — 65%), защитный газ — азот. Применяют при резке нержавеющей стали и алюминия больших толщин. При этом обеспечивается резка металла максимально возможной толщины при минимальной величине грата, минимальное термическое воздействие, высокое качество реза без ухудшения свариваемости заготовок, а также длительный срок службы расходных материалов.

F5+N₂. Режущий газ — смесь F5 (азот — 95%, водород — 5%), защитный газ — азот. Как результат — высококачественная резка нержавеющих сталей небольшой толщины.

Кстати, есть еще одно немаловажное преимущество такой системы. При использовании двухгазовой системы плазмотрона становится возможной резка . под водой! При этом водяной стол дает важные преимущества при эксплуатации: практически исключаются выбросы и загрязнение воздуха, весь шлак, дым и искры улавливаются водой; снижается световое излучение дуги и шум; улучшается охлаждение детали, при этом минимизированы возможные деформации.

Технология двухгазовой плазменной резки используется в большинстве плазмотронов для высококачественной резки. Каждая фирма использует свои инновации, патенты, секреты, чтобы добиться лучших режущих свойств дуги. Например, установки фирмы Hypertherm, резаки серии HyDefinition, используют дополнительное промежуточное вихревое сопло. Похожую систему использует фирма Kjellberg для резаков серии HiFocus. В результате качество реза таких установок вплотную приближается к качеству лазерной резки.

Существуют также и другие возможности. Представьте, что вместо защитного газа используется вода. Мы получаем лучшее охлаждение сопла и кромок детали. Такой способ используют для улучшения качества реза нержавеющих сталей. Единственное условие — этот способ должен применяться вместе с водяным столом. Отдельной разновидностью такого способа является способ водного впрыска (Water Injection). Вода подается по специальному каналу, улучшая концентрацию дуги. При этом возможно создание радиальных сжимающих сил и дополнительного закручивающего эффекта.

В заключение этой части перечислим основные проблемы, которые могут препятствовать достижению качественного реза:
• образование грата (окалины) на обратной стороне (неправильный режим резки, изношенные детали резака);
• угол разреза не прямой (неправильное направление движения, неправильная или непостоянная высота резака от детали):

• низкий срок службы деталей резака (начало и завершение резки вне поверхности листа).

Товары и цены — что почем. Приведем основных производителей и ценовой диапазон установок плазменной резки (цены даны средние).

Во-первых, установки воздушной плазмы для ручной/механизированной резки. Схема плазмотрона стандартная, режущий газ только воздух или азот, максимальная толщина реза 8-50 мм, требуется снятие небольшой окалины или последующая дополнительная обработка. Такие установки обычно обеспечивают высокую производительность и низкую себестоимость работ, особенно если требуется заменить кислородно-ацетиленовую или механическую резку. Качество реза нельзя назвать идеальным, но в большинстве случаев даже самый плохой рез воздушной плазмой лучше реза кислородно-ацетиленовым способом. Для улучшения качества реза используются малые средства механизации (резка по шаблону, тележки, вращатели и пр.)

В основном такие установки делают фирмы, выпускающее также сварочное оборудование. На рынке сейчас таких предложений масса, цепы варьируются от 500$ (толщины реза до 8 мм, Китай) до 7000$ (толщины реза до 50 мм, Европа.США). Конечно, производителя и модель установки надо выбирать исходя из задач и условий эксплуатации. Например, если требуется высокая надежность, лучше покупать аппараты промышленного класса. Такие аппараты обычно сделаны с высокой пыле-, влаго- и ударозащитой и могут работать в тяжелых условиях, жарком климате или северных регионах (одна из лучших таких установок — Genesis 35 фирмы Selco, рез 15 мм, 8 кг, 220В, цена 2600$).

Во-вторых, предположим, у вас уже есть источник для плазменной резки, по вы хотите получить высококачественный рез, используя двухгазовую систему резки. Есть фирмы, которые специализируются на изготовлении только плазмотронов, например фирма ТЕС.МО (Италия). Модель плазмотрона D250BW, 250А, 100% ПН, любые варианты режущего/защитного газа, в том числе с водяной защитой. Цена плазмотрона 2500$. Очень неплохое бюджетное решение, если у вас есть хорошие специалисты.

И, наконец, производители, специализирующиеся на разработке источников питания и плазмотронов для качественной автоматизированной резки. Обычно их оборудование продается уже в комплекте с системой привода — портальной машиной или роботом фирмы, изготавливающей или продающей средства автоматизации и роботизации. В таком случае покупатель приобретает не набор «сделай сам», а уже готовое сбалансированное решение (о приводах мы здесь говорить не будем, хотя их стоимость может быть па порядок больше стоимости плазменной установки).

Мировые производители плазменных установок — Hypertherm, Kjellberg, Thermal Dynamics, Kaliburn, Esab и др. Помимо портативных установок для воздушной плазмы (плазмотрон другой конструкции, порядок цен немного выше, чем у производителей сварочного оборудования, 10000-14000$), установки для высококачественной резки выпускаются обычно двух классов:
• средний класс установок, двухгазовая система, жидкостное охлаждение резака, любые режущие газы, максимальная толщина реза 40-80 мм, максимальная толщина реза без окалины — 15-40 мм. В некоторых случаях при параллельном подключении двух источников питания можно увеличить максимальную толщину реза вдвое — до 160 мм (!). Цены 30000-40000$;
• установки с тонкоструйными плазмотронами, те же параметры по толщине реза, что и средний класс, но самые высокие параметры по точности/углам реза (угловые отклонения 2-4, по стандарту ISO 9013). Обычно позволяют также проводить разметку и маркировку. Цены 40000-65000$.

Газовые консоли для получения смесей Н35, F5. Если простые модели — смесители, цена 2000- 2500$. Цена станции с автоматическим управлением в течение цикла до 18000$, но они необходимы для получения максимально качественной резки нержавеющих сталей и алюминия.

Критерии выбора. Итак, будем считать, что вы — директор, владелец или технолог производства. Перед вами стоит вопрос: если покупать установку для плазменной резки, то как правильно выбрать нужную? Предлагаем учесть следующие факторы, а также ответить на некоторые вопросы.

Типы разрезаемых материалов. Если вы режете только нержавеющие стали, то кислородная плазма не нужна. Если же вы в основном режете конструкционные стали (черные) и редко цветные, то лучше предпочесть установку кислородной плазмы с возможностью подключения разных газов. В случае использования спецсталей и сплавов сначала проведите испытания па образцах, чтобы понять, какой тип плазменной резки даст оптимальные результаты.

Толщины разрезаемых материалов. Какой диапазон толщин должна резать данная установка? Определите 2-3 варианта толщин, которые вы будете резать чаще. Установите максимальную толщину пробоя (прожог отверстия не с торца). Эти данные определят мощность и тип установки. Помните, что обычно лучшие результаты резки достигаются где-то на половине максимально возможной толщины. То же и с толщиной пробоя — обычно это не больше половины максимальной толщины.

Какая операция будет проводиться после резки (сварка, формовка, механическая обработка)? Вид последующей обработки определит тип используемого газа для резки, чтобы добиться требуемых металлургических свойств кромок. Если, например, после резки конструкционной стали потребуется сварка непосредственно по кромке, лучше всего резать кислородной плазмой, чтобы избежать азотирования и последующих дефектов сварного шва.

Какое требование к кромкам и точности реза (отклонения по углу/общий допуск)? Каков минимальный диаметр прорезаемых отверстий? Этот параметр покажет, какой класс плазменной установки нужен. При низких требованиях возможно использование недорогих установок даже с ручными плазмотронами, это обеспечит низкую стоимость расходных материалов и эксплуатации. И, наоборот, если хотите лучшего результата (например, отклонения в пределах всего -1 . +2°), вам нужны тонкоструйные установки высокого качества резки. Например, если минимальный диаметр вырезаемых отверстий менее 2 см, ско¬рее всего, вам понадобятся такие системы.

Ценовой диапазон — вы укладываетесь? Помните, что разница в цене между установками для ручной воздушной резки и для высококачественной резки тонкоструйными плазмотронами отличается на порядок. Ориентируйтесь на требуемый результат.

Дополнительно задайтесь вопросом: возможно ли в перспективе существенное расширение производства? Позаботьтесь о запасе производительности резки. Это тем более важно, если вы планируете резку с большой продолжительностью (например, 6 ч из 8 ч рабочей смены). В некоторых случаях также может потребоваться параллельная установка нескольких плазмотронов. Определитесь, что при выборе для вас наиболее важно: снижение себестоимости эксплуатации (если у вас уже есть лазеры); повышение производительности (кислородно-ацетиленовая резка); упрощение снабжения производства (отказ от сторонних поставщиков); цена покупки или цена эксплуатации (например, некоторые установки имеют режимы, продлевающие срок службы сопел и катодов — но их стоимость при покупке выше).

Установка плазменной резки с ЧПУ ERMAKSAN EPL

EPL 130 3×1,5 — это надежная высокоскоростная машина для плазменной резки металла с высокой точностью резки, разработанная в соответствии с пожеланиями заказчиков получить надежный станок с низкой отпускной ценой для обработки металла. При необходимости машина может быть укомплектована 5-осевым резаком для обработки фасок, дополнительным суппортом для обработки труб.

Компания ERMAKSAN предлагает оборудование высокой надежности для долговременного использования. Система ускорения перемещения портала, отсутствие вибрации, контроль точности движения, скорость резки и доступность точного повторения, мощная моноблочная структура рамы, точные рельсы, стойки и зубчатые шестерни, а также серводвигатели обеспечивают высокое качество резки Ermaksan EPL.

Высокие результаты достигнуты благодаря использованию качественных компонентов и узлов, поставляемых такими компаниями, как «HYPERTHERM» (США), «MITSUBISHI» (ЯПОНИЯ), «ATLANTA» (ГЕРМАНИЯ), «HIWIN» (ТАЙВАНЬ), признанными лидерами во всем мире. Установки серии EPL отличаются повышенной точностью плазменной резки, высокой прочностью, жесткостью и надежностью конструкции, приводами высокой мощности и наличием высокочувствительной системы перемещения по высоте. Cерия EPL демонстрирует самые точные и быстрые циклы резки металла!

Конструкция машины типа EPL включает в себя готовый раскроенный стол со встроенной системой вентиляции, управляемой пневматическими заслонками. Конструкция установки отвечает требованиям эргономики и организации производства: направляющие портала защищены металлическими навесами, направляющие резака на портале закрыты кожухами и защищены от брызг металла, окалины, пыли и т.п.

Удобство в работе обеспечивает наличие специальных гибких коробов для укладки коммуникационных проводов, которые перемещаются вместе с порталом, обеспечивая комфортные условия работы и защиту от внешних повреждений.

• Высоким качеством резки и точностью позиционирования
• Низкими эксплуатационными и инвестиционными затратами
• Удобством размещения в производственной линии и автоматизации

Характеристики

Серия	EPL 1530	EPL 2060	EPL 3060	EPL 20120	EPL 30120
Рабочая ширина А, мм	1500	2000	3000	2000	3000
Полная ширина В, мм	2500	3700	4700	3700	4700
Полная высота С, мм	2280	2280	2280	2280	2280
Средний зазор D, мм	250	250	250	250	250
Расстояние между резаками E, мм	0-200	0-200	0-200	0-200	0-200
Рабочая длина, мм	3000	6000	6000	12000	12000
Высота стола, мм	900	750	750	750	750
Скорость, м/мин	35	35	35	35	35
Ось механизма	X Y Z	X Y Z	X Y Z	X Y Z	X Y Z
Точность позиционирования, мм	±0,1 DIN 28206	±0,1 DIN 28206	±0,1 DIN 28206	±0,1 DIN 28206	±0,1 DIN 28206
Точность повторения, мм	±0,05 DIN 28206	±0,05 DIN 28206	±0,05 DIN 28206	±0,05 DIN 28206	±0,05 DIN 28206
Источник плазменной резки	HPR 130	HPR 130	HPR 130	HPR 130	HPR 130
Режущая способность, мм	1-35	1-35	1-35	1-35	1-35
Электричество	400V, 50Hz, 6bar, hava	400V, 50Hz, 6bar, hava	400V, 50Hz, 6bar, hava	400V, 50Hz, 6bar, hava	400V, 50Hz, 6bar, hava
Вес, кг	3750	6750	8250	12000	15000

Основные компоненты установок

Рабочий стол

Система плазменной резки

Использование станков плазменной резки дает преимущества использования качества резки газовыми смесями, эффективности, снижения стоимости резки и широкого диапазона резки мягкой стали, нержавеющей стали и алюминия.

Высококачественные, высокопроизводительные станки плазменной резки ERMAKSAN обеспечивают резку под наиболее удобным углом, долгий срок эксплуатации за счет использования оборудования лазерной резки всемирно признанного лидера в данной сфере — Hypertherm. Высокая чувствительность и точность резки обеспечивается за счет использования модуля управления и электродвигателей компании Siemens.

Линейные направляющие по оси Х и направляющие по оси Y используются совместно с реечно-шестерёнчатым подъемником для высокоточных перемещений с высокой скоростью. Использование столов плазменной резки и системы фильтров Kemper обеспечивает защиту от загрязнения воздуха, что способствует защите окружающей среды.

Высокоточные направляющие и каретки используются в соответствии со стандартами СЕ. Таким образом, они обеспечивают высокоточные результаты резки. Косозубая рейка производства немецкой компании Atlanta используется в соответствии со стандартами СЕ и обеспечивает высокоточные результаты резки, увеличенный диапазон чувствительности и качества резки. Также минимизирован уровень шума от трения. Стандарт резьбы 9e27.

Контроль высоты плазменной горелки

Лазерное определение положения листа

Система ЧПУ HYPERTHERM EDGE PRO

Стандартная комплектация:

• Портал установки плазменной резки EPL с различными габаритами и 3 осями (X,Y,Z)
• Рабочий вытяжной стол
• Система ЧПУ HYPERTHERM EDGE Pro
• Источник плазмы HYPERTHERM
• Автоматическая система контроля высоты горелки HYPERTHERM Arc Glide THC
• CAD-CAM ПО HYPERTHERM TurboNest
• Инструкция по обслуживанию и работе на русском и английском языках

Дополнительные комплектация:

• Источник плазмы HYPERTHERM различной мощности: HPR-130HD, HPR-260HD, HPR-400HD, HPR-800HD
• Рабочий вытяжной стол с различными размерами рабочей зоны:
• 1500х3000 мм, 2000х4000 мм, 2000х6000 мм, 2000х8000 мм,
  2500х4000 мм, 2500х6000 мм, 2500х8000 мм, 2500х12000 мм,
  2500х15000 мм, 2500х18000 мм, 3000х6000 мм, 3000х8000 мм,
  3000х12000 мм, 3000х15000 мм, 3000х18000 мм, 3000х24000 мм,
  4000х6000 мм, 4000х12000 мм, 4000х15000 мм, 4000х18000 мм,
  4000х24000 мм, 6000х12000 мм, 6000х15000 мм, 6000х18000 мм,
  6000х24000 мм, 6000х27000 мм, 6000х32000 мм, 6000х36000 мм
• Газовая горелка
• Вытяжной вентилятор в столе
• Система фильтровентиляции
• Дополнительная плазменная горелка
• Автоматическая газовая консоль управления газами
• Система охлаждения электрощита
• Пакет технологии для резки отверстий HYPERTHERM TRUE-HOLE
• Пакет технологии для резки фасок HYPERTHERM TRUE-BEVEL
• Система для резки труб Ø50-400 мм (2 оси)
• Система для резки труб Ø50-400 мм (5 осей) + пакет технологии для резки фасок HYPERTHERM TRUE-BEVEL
• Система для резки профилей 70х50 — 150х100 мм (5 осей)

Преимущества системы ЧПУ HYPERTHERM EDGE PRO

Простая:

• 15” цветной сенсорный дисплей
• Используя CutPro™Wizard, новые операторы могут быть готовы для резки деталей менее чем за 5 минут
• Встроенная двухстанционная консоль оператора с тактильным джойстиком, управлением скоростью и контролем положения горелки облегчают работу
• Доступ по сети и USB для загрузки программы детали и обновления ПО
• Встроенные по запросу интерфейсы помощи и оптимизации резки для повышения характеристик стола и результатов процесса

Надежная:

• Надежный стеклянный сенсорный экран использует технологию акустической волны поверхности
• Воздушное охлаждение для сокращения нагрузки на электронные компоненты без проникания пыли
• Разработано и проверено нагрузками для обеспечения нормальной работы в жестких условиях окружающей среды при плазменной резке
• Интуитивный комплект обслуживания помогает быстро изолировать системные ошибки

Характеристики:

• Критические параметры плазмы, контроля высоты горелки и стола могут контролироваться в программе с использованием Part Program Support (PPS) для обеспечения качества повторной резки
• Watch Windows™ обеспечивает мониторинг параметров ключевого процесса во время резки на экране в реальном времени
• Пользовательские схемы резки можно создавать и контролировать в программе или переносить их в CutProWizard
• База для быстрых переходов от маркировки до резки

Простота использования встроенного ПО Phoenix

Remote Help

CAD-CAM TurboNest

• Импорт и преобразование информации САПР и АСУП и проектирование деталей
• Импорт файлов САПР (*.dwg, *.dxf) и некоторых файлов ЧПУ
• Автоматическое исправление файлов САПР и оповещение об обнаруженных ошибках
• Автоматическое назначение направления и последовательности резки, а также расчет траектории движения режущей головки
• Автоматическое назначение подходов в зависимости от материала
• Возможность переноса нескольких деталей из файла САПР
• Автоматическое ограничение вращения детали с учетом структуры материала
• Расширенные функции редактирования, позволяющие внесение изменений в файлы САПР
• Калькуляция себестоимости детали и создание отчетов на основании параметров стоимости производства, определяемые пользователем
• Автоматический расчет степени использования материала при раскрое
• Управленческие и производственные отчеты

ВАКУУМНО-ПЛАЗМЕННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Полезная модель относиться к вакуумно-плазменному оборудованию и предназначена для нанесения покрытий на режущий инструмент. Вакуумно-плазменная установка для нанесения покрытий содержит вакуумную камеру 1 (которая является анодом), системы откачки воздуха(на чертеже не указана), подачи газа(на чертеже не указана) и охлаждения 2, цилиндрический катод 3 с рабочей 4 и охлаждаемой 5 поверхностями, а также герметичную крышку 6 с отверстием для подачи охлаждающего средства и распорным средством 7. При помощи системы (на чертеже не указано) откачки воздуха, в рабочей вакуумной камере 1, создаем вакуум не ниже 10 -3 Па. При помощи системы (на чертеже не указано) подвода газофазной среды напустить в камеру рабочий газ. Охлаждение цилиндрического катода 3, осуществляется при помощи подачи воды через систему охлаждения 2, в полость между охлаждаемой поверхностью 5 цилиндрического катода 3 и герметичной крышкой 6 подается вода под давлением 3 Па Инициация вакуумного дугового разряда между рабочей камерой (анодом) 1 и рабочей поверхностью 4 цилиндрического катода 3 осуществляется с помощью поджигающего электрода системы поджига разряда. На электрод подается напряжение, необходимое для пробоя межэлектродного промежутка, от источника высокого напряжения. После зажигания основного разряда подача высокого напряжения на электрод прекращается. В результате инициации вакуумной дуги вблизи поджигающего электрода на боковой поверхности катода 3 образуется катодное пятно, которое перемещается по рабочей поверхности 4, в следствие чего цилиндрический катод 3 нагревается и требует непосредственного охлаждения. Таким образом, предложенная полезная модель, позволяет стабильно проводить процесс нанесения покрытия, обеспечивает необходимое охлаждение катода и исключает возможность в процессе работы, попадания воды в рабочую вакуумную камеру. При реализации полезной модели обеспечивается достижение усматриваемого заявителем технического результата, который позволяет при использовании вакуумно-плазменной установки для нанесения покрытий обработку широкой номенклатуры изделий.

1. Вакуумно-плазменная установка для нанесения покрытий, содержащая вакуумную камеру, являющуюся анодом, системы откачки воздуха, подачи газа и охлаждения, цилиндрический катод с рабочей и охлаждаемой поверхностями и герметичную крышку с отверстием для подачи охлаждающего средства, отличающаяся тем, что цилиндрический катод выполнен в виде плоского фланца и герметично установлен в вакуумной камере с образованием между его охлаждаемой поверхностью и внутренней поверхностью крышки полости для охлаждения катода. 2. Вакуумно-плазменная установка по п.1, отличающаяся тем, что в охлаждающей полости между охлаждаемой поверхностью катода и внутренней поверхностью крышки установлено распорное средство.

Полезная модель относиться к вакуумно-плазменному оборудованию и предназначена для нанесения покрытий на режущий инструмент.

В технике известны различные установки для нанесения износостойких покрытий, которые применяются в зависимости от размеров изделий и объема работ. В установках для нанесения износостойких покрытий используют рабочую вакуумную камеру, анод, систему откачки воздуха, систему подвода газофазной среды, поворотный стол, дуговые испарители с катодами и системой охлаждения (Andre Anders «Cathodic Arcs», Springer, стр.154).

Указанные типы устройств обеспечивают нанесение покрытий на подложку, однако недостатком таких установок является система охлаждения катода, в известных конструкциях в системе охлаждения между катодом и основанием за счет подачи воды создается избыточное давление, которое действует на разжатие в области уплотнения, соответственно если происходит разгерметизация, то вода попадает в рабочую вакуумную камеру, что приводит к неисправности установки и влечет за собой длительные ремонтные работы и брак партии деталей.

Наиболее близким решением из уровня техники является вакуумно-плазменная установка для нанесения покрытий, содержащая корпус вакуумной камеры, титановый катод, источник питания разряда, систему охлаждения, ввод реакционноспособного газа, источник опорного напряжения (А.А.Андреев, Л.П.Саблев, С.Н.Григорьев «ВАКУУМНО-ДУГОВЫЕ ПОКРЫТИЯ», Харьков, 2010 г., стр.97.). В данной установке обеспечивается охлаждение катода, однако возможно разгерметизация системы охлаждения, и попадание воды в рабочую вакуумную камеру.

Технической задачей заявленного решения является создание такой конструкции установки для нанесения покрытий в которой обеспечивалось бы постоянное охлаждение катода, которое исключило бы возможность попадания воды в рабочую камеру, в момент нанесения покрытия на подложку.

Поставленный технический результат решается посредством того, что в вакуумно-плазменной установке для нанесения покрытий, содержащей вакуумную камеру, анод, системы откачки воздуха, подачи газа и охлаждения, цилиндрический катод с рабочей и охлаждаемой поверхностями, а также герметичную крышку с отверстием для подачи охлаждающего средства, согласно полезной модели катод в зоне охлаждаемой поверхности выполнен с радиальным выступом и герметично установлен в вакуумной камере в виде плоского фланца, таким образом, что его охлаждаемая поверхность с внутренней поверхностью крышки образуют полость для охлаждения катода. Актуально использовать вакуумно-плазменную установку, отличающуюся тем что в охлаждаемой поверхности катода и внутренней поверхности крышки установлено распорное средство.

Полезная модель поясняется графическими материалами, где:

— на фиг.1 представлен вакуумно-дуговой испаритель вакуумно-плазменной установки для нанесения покрытий.

Вакуумно-плазменная установка для нанесения покрытий содержит вакуумную камеру 1 (которая является анодом), системы откачки воздуха (на чертеже не указана), подачи газа (на чертеже не указана) и охлаждения 2, цилиндрический катод 3 с рабочей 4 и охлаждаемой 5 поверхностями, а также герметичную крышку 6 с отверстием для подачи охлаждающего средства и распорным средством 7.

Принцип работы заявленного устройства заключается в следующем.

Установить на поворотный стол (на чертеже не указано) заготовки (подложки), закрыть рабочую вакуумную камеру 1. При помощи системы (на чертеже не указано) откачки воздуха, в рабочей вакуумной камере 1, создаем вакуум не ниже 10 -3 Па. При помощи системы (на чертеже не указано) подвода газофазной среды напустить в камеру рабочий газ. Охлаждение цилиндрического катода 3, осуществляется при помощи подачи воды через систему охлаждения 2, в полость между охлаждаемой поверхностью 5 цилиндрического катода 3 и герметичной крышкой 6 подается вода под давлением 3 Па Инициация вакуумного дугового разряда между рабочей камерой (анодом) 1 и рабочей поверхностью 4 цилиндрического катода 3 осуществляется с помощью поджигающего электрода системы поджига разряда. На электрод подается напряжение, необходимое для пробоя межэлектродного промежутка, от источника высокого напряжения. После зажигания основного разряда подача высокого напряжения на электрод прекращается. В результате инициации вакуумной дуги вблизи поджигающего электрода на боковой поверхности катода 3 образуется катодное пятно, которое перемещается по рабочей поверхности 4, в следствие чего цилиндрический катод 3 нагревается и требует непосредственного охлаждения.

Таким образом, предложенная полезная модель, позволяет стабильно проводить процесс нанесения покрытия, обеспечивает необходимое охлаждение катода и исключает возможность в процессе работы, попадания воды в рабочую вакуумную камеру.

Анализ заявленного технического решения на соответствие требованиям условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.

Свойства регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

— объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для нанесения многофункциональных покрытий;

— для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

— объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, который позволяет при использовании вакуумно-плазменной установки для нанесения покрытий обработку широкой номенклатуры изделий.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Плазменная установка система охлаждения

+7 495 135-38-12, +7(926) 108-07-32 — отдел продаж

пн. — пт.: с 9:00 до 18:00

Плазменная установка с ЧПУQL-5500HDZCNC

Остались вопросы? Закакажите консультацию ведущего специалиста!

Установка плазменной резки QL-550HDZCNC разработана компанией Qiaolian (КНР) для автоматизированного раскроя металлического (в том числе нержавеющей стали и цветных металлов) листа толщиной до 64 миллиметров с помощью воздушно-плазменного или толщиной до 300 миллиметров с помощью газокислородного резака. Так же предусмотрена сверлильная и фрезерная обработка деталей, исключающих термическое воздействие, таких как ответственные несущие металлоконструкции. Портальная конструкция станка с литыми элементами опор продольных направляющих и порталла обеспечивает необходимую точность перемещения плазмотрона для обеспечения точности и шероховатости поверхности реза по ГОСТ 14792-80 и жёсткость при выполнении сверления отверстий диаметром до 30 мм. Автономный контроллер высоты резака обеспечивает постоянный зазор между листом и резаком не зависимо от кривизны листа.
Система ЧПУ производства компании Bechoff (Германия) позволяет стабильную и высокоскоростную работу. Установка может быть укомплектована автоматической встроенной сегментной системой фильтрации, устройством наклона и поворота резака и серводвигателями. В базовой комплектации установки оснащаются источниками Hypertherm, Inc. (США).
Установка оснащена автоматическим контролем высоты плазмотрона.
Он необходим для точной установки высоты плазмотрона над металлом во всех фазах реза. Эта величина является очень важным параметром, который обеспечивает возникновение и поддержание дуги во время пробивки/реза, а также оптимальное качество реза.

Производители комплектующих:
1 ЧПУ Beckhoff Germany
2 Серво моторы Panasonic Japan
3 Источник плазменной резки Hypertherm USA
4 Шланг-пакет Hypertherm USA
5 Кабелеукладчики Kendact Korea
6 THC Beckhoff Germany
7 Датчик превязки BALUFF Germany
8 Направляющие Hiwin Taiwan
9 Газовая аппаратура FITT Italy
10 Электро-магнитные клапана FESTO Germany
11 Концевые выключатели OMRON Japan
12 Пневматика FESTO Germany
13 Планетарные редуктора Neguart Germany
14 Материнская плата GE USA
15 Подъёмный цилиндр FESTO Germany
16 Шпиндель Taiwan Luo Yi
17 Магазин инструмента (3 позиции) Taiwan Luo Yi