Выбор машины плазменной резки

27 Мая 2011

I ЧАСТЬ

При выборе машины (комплекса) плазменной или газовой резки зачастую стоит вопрос – а какую установку выбрать? Он особенно сложен, когда компания, покупающая это оборудование, выпускает разноплановую продукцию или часто работает по индивидуальным, разовым заказам.

Какова энергообеспеченность Вашего предприятия? Какую мощность Вы готовы выделить на эту установку? В нынешнее время это немаловажно. Данный аспект затрагивает и наличие, и качество непосредственно самих кабельных сетей и узлов учёта, и наличие лимита на электроэнергию. Учитывая некоторую неразбериху в хозяйстве сетевых организаций и зачастую высокие тарифы на выделение мощностей, стоит отнести этот вопрос в ряд наиболее приоритетных.

Далее - какую площадь Вы готовы выделить под приобретаемую установку?

Учтите, что необходима площадь не только под саму установку, но и под лист, который будет на ней обрабатываться, и под уже вырезанные заготовки. Слишком малые площади затруднят работу оператора и подсобных рабочих и сделают её попросту опасной, если в процессе этой самой работы ему придётся скакать через заготовки. А это уже чревато несчастными случаями на производстве со всеми вытекающими последствиями. Однако слишком большая площадь может привести к беспорядочно разбросанным листам и заготовкам. Поэтому нужно заранее спланировать не только место установки комплекса, но и разработать для него всю технологическую цепочку и организовать место его установки в соответствии с этой технологией.

Вопрос третий - какова квалификация предполагаемого оператора и специалиста, который будет обсчитывать стоимость раскроя листа для сторонних заказчиков? Вопрос не праздный. Квалифицированный персонал тоже проблема, так как его уже не готовят, приходится «выращивать» самостоятельно. Для работы на больших и сложных установках оператору необходимо пройти длительный курс обучения (и не факт, что с практическими занятиями) или ещё более долго учиться в процессе работы (самостоятельного обучения). Во втором случае, как правило, допускается множество ошибок, брака, простоев или, не дай Бог, поломка оборудования, что тоже стоит денег и весьма важно для небольших компаний. В первом - существует вероятность перехода уже подготовленного оператора на другое место работы, более высокооплачиваемое.

Четвёртый вопрос, наверное, наиболее сложный, так как связан с прогнозами работы самого предприятия, то есть с неопределённостью (вероятностями). Этот вопрос - а какой металл Ваша компания будет резать? Каков будет общий объём раскраиваемого на комплексе металла? Какова структура этого объёма по видам металлов (низколегированные стали, высокоуглеродистые, цветные металлы)? Какова структура этого объёма по толщинам (например, планируется резать 50% от 4 до 10 мм; 30% - от 10 до 20 мм; 10 % - от 20 до 40 мм и 10 % - от 40 до 100 мм)?

Чем чётче и полнее компания-покупатель или сотрудник, ответственный за подбор оборудования, ответит на эти вопросы, тем быстрее и правильнее будет сделан выбор комплекса раскроя листа. И тем более эффективно, с экономической точки зрения, будет использоваться данный вид оборудования.

Ответив на вышеперечисленные вопросы, приступаем к выбору оборудования.

Начнём с определения типов резки. В этом нам помогут ответы на первый и четвёртый вопросы. Плазменная резка дешевле по себестоимости, чем газопламенная, и быстрее режет металл, практически любой, но имеет ряд недостатков. Во-первых - это прямая зависимость стоимости источника тока (самого аппарата плазменной резки) и плазматрона от толщины разрезаемого металла. Чем толще планируется металл, тем мощнее должен быть АПР, тем больше его стоимость и энергопотребление (что тоже - деньги). Необходимо также учитывать, что себестоимость эксплуатации мощного источника выше чем АПР малой или средней мощности, даже если Вы режете металл толщиной 10 мм (токи и напряжение большие - больше потребление электроэнергии). Кроме этого, стоимость расходных материалов - сопла и катода плазматрона. При интенсивной работе уходит от одного до двух комплектов в смену (и это при правильно подобранных режимах резания).

У газопламенной резки такой зависимости нет. Но газопламенная резка режет не все виды металла - в основном низкоуглеродистые стали. Кроме этого, скорость резания газовым резаком существенно ниже, чем плазменным. И газовая резка требует применения огнеопасных и маслоопасных газов - пропана или ацетилена и кислорода (хотя кислород используется как плазмообразующий газ и при некоторых режимах плазменной резки). Для плазменной резки нужны, как правило, только сжатый воздух и электроэнергия (в данной статье мы не рассматриваем резку цветных металлов или резку плазмой с использованием кислорода).

Поэтому наиболее приемлемый вариант, с нашей точки зрения, - это установка комбинированного типа с двумя резаками (плазменным и газовым). Плазменным резаком можно резать металлы небольшой или средней толщины, а газовым - большой толщины или вырезать заготовки с практически нулевым скосом кромки (плазменная резка даёт некоторую конусность реза, которая зависит от силы тока, скорости резания, состояния пары «сопло-катод» и плазмообразующего газа). Кроме этого, можно существенно сэкономить на стоимости дорогого источника и плазматрона, если не стоит каких-то узкоспециализированных задач (например, резать алюминий толщиной 100 мм или высоколегированные стали толщиной 30 - 80 мм).

Наличие двух резаков спасает и при некоторых форс-мажорных обстоятельствах: в случае выхода из строя АПР или плазматрона компания-покупатель сможет продолжать эксплуатировать комплекс раскроя листа с газовым резаком. То есть работа хоть и замедлится, но не остановится.

После того, как определились с видами резания, пора выбирать источник. Здесь также нужно исходить из ответов на первый и четвёртый вопросы, учитывая и третий. Как мы уже писали, себестоимость эксплуатации мощного источника выше, чем источника малой или средней мощности, даже если Вы режете металл толщиной 10 мм. Кроме того, нужно ответить на вопрос - часто ли Вы будете резать плазменным резаком лист толщиной свыше 10 мм с центра, то есть с «прожигом»? Аппараты плазменной резки имеют в этом отношении два параметра - толщина при резке с края листа и толщина при резке с центра (с «прожигом»). Поэтому при выборе аппаратов необходимо ориентироваться в первую очередь на эти параметры. Остальные характеристики АПР напрямую зависят от этих показателей.

Наиболее оптимальными для небольшой среднестатистической компании будут, на наш взгляд, источники с силой тока от 75 А до 150 А. При этом необходимо учитывать и % ПВ (% постоянного включения или постоянной нагрузки). Он должен быть 100 %. Иначе Вы рискуете получить ситуацию, когда в процессе раскроя каретка машины движется по контуру раскроя, а плазматрон погас (сработала блокирующая автоматика ПВ). Например, наша компания укомплектовывает серийные комплексы «Юпитер 1» инверторными источниками тока отечественного производства с силой тока 75 А при 100% ПВ. Также стоит обратить внимание и на гарантийные обязательства поставщика АПР, и реальность их выполнения.

Выбор марки источника - это личное дело каждого. Но мы всё-таки приведём свои соображения касательно дорогих импортных аппаратов. При всём уважении к некоторым известным импортным маркам и к качеству реза, которые они дают с импортным же дорогим плазматроном, возникает вопрос - а за что переплачивать? Современные модели АПР отечественного производства работают не хуже, но стоят в НЕСКОЛЬКО раз дешевле, причём могут работать как с импортными, так и с отечественными плазматронами. И себестоимость их эксплуатации и обслуживания также ниже, не говоря о быстроте гарантийного обслуживания. Поэтому мы зачастую задумываемся, когда нас просят оснастить установки раскроя листа импортными дорогими источниками, что приоритетнее для покупателя - имиджевая сторона или экономическая целесообразность и эффективность?

Определившись с источником тока плазменной резки, необходимо определиться с газовым резаком. К сожалению, здесь картина не такая, как с отечественными АПР, и выбор хороших резаков не так велик. Наиболее эффективными газовыми резаками для машинной резки считаются резаки Harris компании Lincoln Electric, а также резаки компаний ESAB, Messer и некоторых других.

Выбрав тип резки, источник и плазматрон (резак), можно определяться с концепцией самого комплекса. Но об этом в следующей части нашей статьи.

II ЧАСТЬ

В данной статье мы продолжим разговор об определении концепции установки плазменной резки, точнее - координатного комплекса для раскроя листового металла. Почему именно комплекса раскроя листового металла, а не машины плазменной резки? Потому что для раскроя листового металла могут использоваться разные бесконтактные технологии - лазерная резка, гидроабразивная резка, плазменная резка, газопламенная резка и прочие.

Основная концепция комплекса определяется типом резки и типом конструктивного исполнения. По типу конструктивного исполнения, в соответствии с ГОСТ 17584 (ГОСТ 5614-74) «Машины для термической резки металлов. Типы, основные параметры и размеры», машины разделяются на стационарные и переносные. Так как в наших статьях речь идёт о стационарных машинах, то они в свою очередь делятся на портальные, портально-консольные и шарнирные.

С широким развитием программного управления машины, работающие по шаблону (так называемые шарнирные машины), всё более и более уходят в прошлое. Как показывает практика закупок последнего десятилетия, наиболее распространёнными являются машины портального типа. Название своё эти машины получили от конструктивного исполнения - суппорт с резаком перемещается по оси Y по порталу, который, имея вид буквы «П» и опираясь двумя боковыми консолями на рельсовый путь, передвигается по этому пути (по оси Х).

В портальных машинах для передвижения всего портала (по оси Х) используется в основном синхронная передача момента на обе консоли портала, что в купе с использованием высокоточных направляющих рельсового пути предотвращает перекос портала и, как следствие, повышает точность и надёжность машины в целом. Именно поэтому такие машины наиболее надёжны и дают минимальные погрешности при обработке металла. Но, по-нашему мнению, можно также дополнить классификацию конструктивного исполнения. Это вызвано тем, что в последнее время появились машины разных габаритов, для разных размеров листа, и всё больше на рынке представлены малогабаритные комплексы для раскроя листового металла с размерами листа 1250 х 2500 мм или 1500 х 3000 мм. Эти малогабаритные комплексы в основном выполнены как единый конструктив, моноблок, объединяющий в себе рельсовый путь с порталом, столешницу для укладки листа и систему удаления продуктов сгорания. Поэтому наша компания и разделяет машины термической резки металла дополнительно на моноблочные и классические портальные, которые имеют конструктивно разделённые рельсовый путь и столешницу для укладки листа.

Классическим представителем моноблочного семейства таких машин можно считать комплекс раскроя листового металла «Юпитер 1 П.х.П.1,5.12.1.5614-74», а классическим представителем портального рельсового семейства - комплекс раскроя листового металла «Юпитер 2 П.х.П.2.12.1.5615-74».

По типу резки ГОСТ разделяет машины на кислородные, лазерные и плазменные. Конечно, лазерный раскрой листа более точен, чем два других, и даёт минимум облоя (грата), но оборудование стоит существенно дороже, чем при использовании двух других типов резки. В основном лазерная резка используется для раскроя тонколистового металла, редко толщиной свыше 10 мм. При этом качество реза при увеличении толщины металла существенно падает.

Как мы уже писали в первой части нашей статьи, с экономической точки зрения наиболее эффективными являются комплексы с комбинированной резкой. То есть машина имеет два или три резака - плазменный и газовый, плазменный и лазерный или все три типа одновременно. Плазменным резаком можно резать небольшие или средние толщины металлов, а газовым - большие толщины или вырезать заготовки с практически нулевым скосом кромки (плазменная резка даёт некоторую конусность реза, которая зависит от силы тока, скорости резания, состояния пары «сопло-катод» и плазмообразующего газа). Лазерным резаком можно резать тонколистовой металл с высоким качеством реза.

Наличие двух и более типов резания спасает и от некоторых форс-мажорных обстоятельств - в случае выхода из строя АПР, или плазматрона, или лазерного излучателя компания- покупатель сможет продолжать эксплуатировать комплекс раскроя листа с газовым резаком. То есть работа хоть и замедлится, но не остановится.

Именно поэтому при выборе комплекса раскроя листового металла настоятельно рекомендуем своим покупателям более пристально приглядеться к широким возможностям комбинированных установок.

При определении концепции комплекса мы также обращаем внимание покупателей на точностные характеристики комплексов. Заявленные многими производителями точностные характеристики, мягко говоря, грешат против истины. Когда речь идёт о параметрах точности, то некоторые указывают точность раскроя ±0,1 мм, тогда как речь должна идти о точности позиционирования резака, а не раскроя. Дело в том, что только лазерный и гидроабразивный тип раскроя металла имеют минимальные флуктуации режущего луча (струи). Кислородная и плазменная резка в этом отношении более нестабильны и с великим трудом выдерживают точности более 0,5 мм. Именно поэтому наиболее грамотным будет говорить о точности позиционировании резака, причём не просто плюс/минус доли миллиметра, а плюс/минус доли миллиметра на погонный метр резания.

Для того чтобы наиболее верно определиться с типом комбинированной машины, рассмотрим вопрос о количестве и виде кареток (суппортов).

Суппорты бывают ведущими и ведомыми. Что значит «ведущая» каретка и «ведомая»? Ведущая - то есть имеет самостоятельный привод по оси Y. Ведомые каретки такого привода не имеют, но снабжены устройством зацепления со стальной лентой или тросом. Трос (лента) закольцованы на портале в овал, и по осям вала расположены ролики или шкивы. При этом трос (лента) жёстко соединён с ведущей кареткой. Таким образом, если движется ведущая каретка, то движется и ведомая, при условии, что устройство зацепления ведомой каретки приведено в действие. Если работает только одна каретка - ведущая, то сцепка ведомой каретки разомкнута и ведомая каретка находится в так называемой «парковочной» зоне.

Если есть необходимость работы ведомой каретки, то она зацепляется с тросом и передвигается за счёт движения ведущей каретки.

В первой части нашей статьи мы писали о том, что наиболее сложный вопрос выбора установки раскроя листового металла связан с прогнозами работы самого предприятия, с общим объёмом и структурой раскраиваемого на комплексе металла.

В зависимости от структуры толщин раскраиваемого металла и его вида, на комбинированных машинах ведущую каретку (суппорт) оснащают плазменным или лазерным резаком, так как это наиболее скоростные инструменты. Соответственно, ведомую каретку оснащают газовым резаком.

Приведём некоторые рекомендации по оснащению комбинированных машин:

Основной объем металла (более 60%)	Ведущий суппорт	Ведомый суппорт
Низколегированные тонкие	Лазерная резка	Плазменная резка
	Плазменная резка	Газовая резка
Низколегированные средней толщины	Плазменная резка	Газовая резка
Низколегированные толстые	Плазменная резка	Газовая резка
	Газовая резка	Газовая резка
Высоколегированные, цветные металлы	Лазерная резка	Плазменная резка
	Плазменная резка

При выборе классических портальных рельсовых машин необходимо также учитывать тип столешницы для укладки листа - вытяжной или водоналивной. Водоналивные столешницы используются только для плазменной резки и поэтому имеют существенные ограничения по применению. Вытяжные столешницы наиболее универсальны, хотя и стоят существенно дороже. Например, вытяжные столешницы, построенные по аналогии со столешницами KEMPER®, стоят от 25 до 35 тысяч рублей за один квадратный метр полезной площади по сравнению с 13 - 18 тысячами рублей за один квадратный метр полезной площади водоналивной столешницы.

Исходя из приведённых в наших статьях мнений и фактов, можно понять, что выбор комплекса раскроя листового металла не является очень простой задачей. В любом случае выбор определяется финансовым положением и технико-экономическими показателями Покупателя.

Одна из задач нашей компании - максимально облегчить Покупателю выбор комплекса раскроя листового металла, уменьшить количество ошибок при выборе и максимально повысить экономическую эффективность использования таких комплексов.

Надеемся, наши рекомендации помогут Вам в этом.

Журнал «Станочный парк», № 8-9, 2010 г.