Технология устройства стен из кирпича

Из кирпича можно возводить стены различной толщины. Внутренние перегородки (простенки) чаще всего имеют толщину 120 мм (в пол-кирпича). Строительство неотапливаемых зданий хозяйственного назначения предполагает толщину стен в кирпич, то есть 250 мм. Жилые дома строят со стенами в полтора (380 мм), два (510 мм) или два с половиной (640 мм) кирпича. Кирпич укладывают на раствор, который должен заполнять все промежутки между ними. Максимально допустимая толщина шва – 12 мм. Он может быть выпуклым или вогнутым. Разделка швов бывает:

• впустошовку;
• вподрезку;
• расшито-выпуклой;
• расшито-вогнутой.

При укладке кирпича пользуются правилами перевязки.

Вашему вниманию кладка стен из кирпича: видео, демонстрирующее основные этапы процесса.

Устройство дверных и оконных проемов

Дверные и оконные проемы снижают прочность строительной конструкции, так как нарушается ее целостность. Поэтому формировать такие проемы необходимо с соблюдением особых требований.

Армопояс: его назначение и правила монтажа

Армопояс – это уложенная в бетон между рядами кирпича (по периметру строения) сварная сетка, изготовленная из стальной проволоки. Армопояс необходим для:

• скрепления кладки, ее «замоноличивания»;
• уменьшения осадки;
• стяжки стен и защиты их от появления трещин;
• распределения нагрузки над оконными и дверными проемами.

Монтаж армирующих поясов выполняется следующим образом.

Кроме того, для упрочнения кладки между рядами (через каждые три-четыре) укладывают армирующую сетку из проволоки.

Устройство внутренних перегородок

Внутренние простенки (перегородки) возводят, чаще всего, толщиной в пол кирпича. Это допускается для конструкций, не являющихся несущими. Использоваться для этого может бутовый кирпич. Он отличается непостоянством размеров и не ровными гранями. Это затрудняет соблюдение уровня в каждом ряду, но более низкая стоимость такого строительного материала оправдывает его применение. Качество поверхности стен внутренних перегородок требует проведения штукатурных работ. Армирование рядов кладки простенков не выполняется.

Технология кладки из силикатного кирпича

Кладка стен из силикатного кирпича имеет некоторые отличия от кладки кирпича керамического. Состоят они в следующем.

Кладка стен из поризованного кирпича

Этот строительный материал обладает хорошей теплоизоляцией. Больший размер (по сравнению с обычным кирпичом) позволяет сделать стены толще. Кладка поризованного кирпича имеет следующие особенности.

Разборка кладки стен из кирпича

При необходимости демонтажа здания или его части применяют ручной, механический и взрывной способ. Если требуется разобрать небольшой участок стены или убрать перегородку, все работы выполняются вручную. При этом используются инструменты:

• молоток, кувалда;
• зубило, стальные клинья;
• отбойный молоток или перфоратор;
• лом, кирка.

Во время работы соблюдаются следующие правила.

Предлагаем видеоролик, наглядно демонстрирующий процесс демонтажа кирпичной конструкции.

3.01.01.03 Типовая технологическая карта на каменные работы. Кирпичная кладка наружных стен

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ НА ПРОИЗВОДСТВО ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ РАБОТ

ТИПОВАЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

НА КАМЕННЫЕ РАБОТЫ

КИРПИЧНАЯ КЛАДКА НАРУЖНЫХ СТЕН

Институтом ПТИ Минсевзапстроя СССР

Главный инженер института Ю.И. Руднев

Заведующий отделом № 4 А.М. Гущин

Главный инженер проекта В.П. Одинцов

Отделом механизации и технологии строительства Госстроя СССР

Письмо от 27.12.88 г.№ 23-737

Введена в действие с 1 февраля 1989 г.

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.

Типовая технологическая карта разработана на кладку простых наружных стен из кирпича с расшивкой швов типового этажа жилого дома серии 1-447С-34. План и разрез приведены на листе 4.

В состав работ, рассматриваемых в карте, входят:

кирпичная кладка стен;

транспортные и такелажные работы.

Все работы по устройству кирпичной кладки стен выполняют в летний период и ведут в две смены.

При привязке типовой технологической карты к конкретному объекту и условиям строительства, принятый в карте порядок выполнения работ по кирпичной кладке стен, размещение машин и оборудования, объёмы работ, средства механизации уточняют в соответствии с проектными решениями.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ.

До начала кирпичной кладки стен должны быть выполнены:

работы по организации строительной площадки;

работы по возведению нулевого цикла;

геодезическая разбивка осей здания;

доставлены на площадку и подготовлены к работе башенный кран, подмости, необходимые приспособления, инвентарь и материалы.

Доставку кирпича на объект осуществляют пакетами в специально оборудованных бортовых машинах. Раствор на объект доставляют автомобилями-самосвалами или растворовозами и выгружают в установку для перемешивания и выдачи раствора (раздаточным бункером). В процессе кладки запас материалов пополняется.

Складирование кирпича предусмотрено на спланированной площадке на поддонах или железобетонной плите. Схема складирования приведена на листе 5.

Разгрузку кирпича с автомашин и подачу на склад, и рабочее место осуществляют пакетами с помощью захвата Б-8. При этом обязательно днища пакетов защищают брезентовыми фартуками от выпадения кирпича. Раствор подают на рабочее место инвентарным раздаточным бункером вместимостью 1 м 3 в металлические ящики вместимостью 0,25 м 3 . Схемы строповки приведены на листах 4, 6.

Работы по возведению типового этажа жилого дома выполняет бригада из 15 человек:

каменщик 3 разряда – 10

монтажник-такелажник 2 разряда – 2

плотник 4 разряда – 1

плотник 2 разряда – 2

При производстве кирпичной кладки стен используют инвентарные шарнирно-пакетные подмости: для кладки наружных стен в зоне лестничной клетки – переходные площадки и подмости для кладки пилонов. Схема размещения подмостей на этаже на период кладки стен приведена на листе 5.

Общую ширину рабочих мест принимают равной 2,5 – 2,6 м, в том числе рабочую зону 60 – 70 см. Рабочее место и расположение материалов звена каменщиков на подмостях приведены на листе 7.

Работы по производству кирпичной кладки наружных стен типового этажа жилого дома выполняют в следующей технологической последовательности:

подготовка рабочих мест каменщиков;

кирпичная кладка стен с расшивкой швов.

Подготовку рабочих мест каменщиков выполняют в следующем порядке:

расставляют на подмостях кирпич в количестве, необходимом для двухчасовой работы;

расставляют ящики для раствора;

устанавливают порядовки с указанием на них отметок оконных и дверных проемов и т.д.

Процесс кирпичной кладки состоит из следующих операций:

установка и перестановка причалки;

рубка и теска кирпичей (по мере надобности);

подача кирпичей и раскладка их на стене;

перелопачивание, подача, расстилания и разравнивание раствора на стене;

укладка кирпичей в конструкцию (в верстовые ряды, в забутку);

проверка правильности выложенной кладки.

Кирпичную кладку стен с расшивкой швов предусмотрено вести 4 звеньями «двойка» в две смены по захваткам и ярусам. Схема разбивки на ярусы приведена на листе 7.

В процессе кладки стен работа в звене «двойка» распределяется следующим образом. Каменщик 3 разряда (№ 1) устанавливает рейку-порядовку, натягивает причальный шнур для обеспечения прямолинейности кладки. Другой каменщик 3 разряда (№ 2) берёт из пакета кирпичи и раскладывает их. Кирпич раскладывают на стене в определённом порядке. Для наружной версты кирпич раскладывают на внутренней стороне стены, а для внутренней версты – на середине стены. Затем каменщик № 2 расстилает раствор. В это время каменщик № 1 ведёт кладку наружной и внутренней версты способом «вприжим». После укладки 4 – 5 кирпичей избыток раствора, выжатого из горизонтального шва на лицо стены, каменщик подрезает ребром кельмы. Одновременно с кладкой стены каменщик № 2 расшивает швы, причём сначала расшивает вертикальные швы, а затем горизонтальные. Расшивку швов каменщик № 2 производит сначала более широкой частью расшивки (оправка шва), а затем более узкой. После кладки наружной версты каменщик № 2 ведёт кладку забутки, а каменщик № 1 помогает ему. Если в стене предусмотрены проемы, то при кирпичной кладке внутренней версты каменщик № 1 закладывает просмоленные пробки для крепления оконных блоков. По окончании кладки каменщик № 1 угольником проверяет правильность и горизонтальность рядов кладки. Толщину стен, длину простенков и ширину оконных проёмов замеряют метром. В случае отклонений каменщик № 1 исправляет кладку правилом и молотком-кирочкой. После этого каменщики переходят работать на другую захватку. Схема организации работы звеном «двойка» приведены на листе 7.

Выполнив кирпичную кладку на I ярусе, каменщики переходят работать на II ярус. Для этого необходимо установить шарнирно-пакетные подмости в первое положение. Установку шарнирно-пакетных подмостей в первое положение выполняют в следующем порядке.

Такелажник 2 разряда визуально проверяет исправность подмостей и в случае необходимости устраняет неисправности. Очистив подмости от раствора, он стропит их за 4 внешние петли. По сигналу машинист крана подает подмости к месту установки. Плотники 4 и 2 разрядов принимают подмости, регулируют их положение над местом установки и плавно опускают на место, следя за плотностью их примыкания к соседним подмостям, при необходимости регулируют их положение при помощи ломов. Установленные подмости расстроповывают. Установка подмостей из первого положения во второе положение производится следующим образом. Плотники 4 и 2 разрядов стропят подмости за 4 внешние петли, переходят на стоящие рядом подмости, подают сигнал машинисту крана на подъём и следят за равномерным раскрытием опор и горизонтальностью подмостей. После полного раскрытия опор и перемещения их в вертикальное положение плотники 4 и 2 разрядов устанавливают подмости на перекрытие, при необходимости регулируя при помощи ломов их положение. Затем по лестнице они поднимаются на подмости и расстроповывают их.

Варианты рекомендуемых машин и оборудования для кирпичной кладки наружных стен приведены в табл. 1.

Наименование комплекта машин и оборудования

Основы технологии кирпичной кладки. Методическое пособие

Методическое пособие предназначено для преподавателей и студентов средних специальных учебных заведений; обсуждено на заседании цикловой комиссии специальности 2902 “Строительство зданий и сооружений” Тверского технологического колледжа.

ГОССТРОЙ РОССИИ

ИННОВАЦИОННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ

Методическое пособие

МДС 51-1.2000

Москва 2005

Методическое пособие составил заместитель

директора по учебной работе

Тверского технологического колледжа В.И. Шмелев

– канд. техн. наук, доцент Тверского государственного

технологического университета В.А. Филин

– преподаватели технологического колледжа

Северо-Западного Кента Стюарт Нейс,

Питер Хетер

– заместитель директора по подготовке строителей

Гжельского художественно-промышленного колледжа В.А. Неелов

– преподаватель Саратовского строительного колледжа Е.М. Кузнецов

Методическое пособие предназначено для преподавателей и студентов средних специальных учебных заведений; обсуждено на заседании цикловой комиссии специальности 2902 «Строительство зданий и сооружений» Тверского технологического колледжа.

Список дополнительной литературы

1. Ищенко И.И. Технология каменных и монтажных работ. – М.: Высшая школа, 1980. – 368 с.

2. Неелова В.А. Иллюстрированное пособие для подготовки каменщиков. – М.: Стройиздат, 1988. – 270 с.

3. Справочник строителя «Каменные конструкции и их возведение.» (Воробьев С.А., Камейко В.А. и др.). – М.: Стройиздат, 1989. – 224 с.

Введение

Развитие малоэтажного и индивидуального строительства, которое составляет около одной трети всех видов жилья в России потребовало большого количества специалистов по кирпичной кладке. Причем производственные отношения сегодняшнего дня требуют не просто каменщиков, а каменщиков высокой профессиональной квалификации.

Решить проблемы, связанные с подготовкой каменщиков поможет данное методическое пособие.

Методическое пособие состоит из 2 частей – теоретической и практической.

В теоретической части даны все необходимые сведения о типах и конструкциях зданий, изложены теоретические основы кирпичной кладки. Рисунки и схемы, размещенные в определенном порядке, способствуют усвоению учебного материала в простой доступной форме.

Практическая часть содержит упражнения для выработки навыков кирпичной кладки. Упражнения расположены по принципу «от простого к сложному», что способствует отработке навыков кладки.

Пособие позволяет освоить курс кирпичной кладки как самостоятельно, так и под руководством преподавателя, который в данном случае выступает в качестве наставника и консультанта.

Практическая часть изучается под руководством преподавателя в специальных классах каменных работ. При изучении практических навыков следует обратить особое внимание обучаемых на отработку навыков кирпичной кладки до автоматизма, а также на качество работ. При этом следует уделять большое внимание контролю качества выполняемой кирпичной кладки.

Обучаемые допускаются к выполнению практической части после усвоения теоретической части.

Выдача заданий на практическую часть осуществляется только при условии качественного выполнения предыдущих упражнений. При этом должен соблюдаться принцип «от простого к сложному».

В конце курса обучаемый должен:

знать теоретические основы кирпичной кладки, методы контроля качества кирпичной кладки, правила безопасного ведения работ.

уметь организовать рабочее место и свою работу, профессионально выполнять различные виды кирпичной кладки.

Архитектурно-конструктивные элементы стен

Архитектурно-конструктивные элементы стен являются не только необходимыми конструктивными частями стен, но и их архитектурным оформлением, придающим зданию своеобразный индивидуальный облик, присущий только данному зданию, дому, коттеджу. Виды архитектурно-конструктивных элементов стен, представленных на схеме С-1, а пояснения к ним представлены в таблице Т-1.

Архитектурно-конструктивные элементы стен

Нижняя часть наружных стен, облицованная керамической плиткой (рис. 1 ), природным камнем (рис. 2 ), оштукатуренная цементным раствором (рис. 3 ). Если нижняя часть стены выложена из сборных бетонных, верхняя из кирпича, то такой цоколь называется подрезным (рис. 4 )

Отверстие в стенах для окон и дверей

Боковая или верхняя плоскость проема (см. рис. 5)

Участок стены, расположенный между проемами (см. рис. 5)

Прямоугольные выступы простенков, удерживающие оконные или дверные блоки (см. рис. 5)

Горизонтальный выступ из плоскости стены (см. рис. 6)

Устраивают над отдельным входом или проемом в здание

Разделяют по высоте фасадную плоскость стены

Завершает верхнюю часть стены

Местные утолщения стен

Вертикальные выступы прямоугольного сечения (см. рис. 7а)

Вертикальные выступы полукруглого сечения (см. рис. 7б)

Вертикальные утолщения (до 250 мм) протяженного участка (см. рис. 7в)

Прямоугольное завершение стены, на 0,7 – 1 м, выступающее над кровлей (см. рис. 8а)

Треугольная часть стены, ограждающая часть чердака и обрамленная по периметру карнизом (см. рис. 8б)

5г – межоконный простенок

Теоретические основы кирпичной кладки

Укладку кирпича ведут горизонтальными рядами перпендикулярно действующим силам. Предусматривают разделение кирпичей поперечными и продольными швами. Предусматривают смещение (перевязку) вертикальных швов смежных рядов.

1 – поперечный вертикальный шов 5 – внутренняя верста

2 – продольный вертикальный шов 6 – забутка

3 – горизонтальный шов 7 – тычковый ряд

4 – лицевая верста 8 – ложковый ряд

Теоретические основы кирпичной кладки

Организация рабочего места каменщика

1 – ящики с раствором

2 – поддоны с кирпичом

При кладке глухих стен

При кладке перегородок

1 – ящики с раствором

2 – поддоны с кирпичом

При кладке столбов

Инструменты, приспособления

Для разравнивания раствора, подрезки раствора, заполнения вертикальных швов

Для рубки и тески кирпича

Для перемешивания, подачи и разравнивания раствора

Для обработки и уплотнения швов кладки

Для крепления причального шнура

Для соблюдения горизонтальности рядов

Причальный шнур в корпусе

Для соблюдения горизонтальности рядов

Для разметки и проверки прямых углов каменных стен

Отвес (массой 0,2 – 1 кг)

Для проверки вертикальности углов и поверхности кладки

Для проверки качества кирпичной кладки

Для измерений в ходе работ

Для проверки вертикальности и горизонтальности кладки

Растворный ящик V = 0,24 м 3

Для хранения раствора

Бункер с челюстным затвором V = 1,2 м 3

Для приема и подачи раствора к месту работы

Приемы раскладки кирпича

2 – 2,5 кирпича рис. 18 (а, б)

Наружная тычковая верста – кирпич раскладывают на внутренней версте, стопками по 2 штуки перпендикулярно или под углом 45 ° к оси стены.

Наружная ложковая верста – кирпич раскладывают на внутренней версте стопками по 2 штуки параллельно оси стены.

Для внутренних верст кирпич раскладывают аналогично по наружной версте

1,5 кирпича рис. 19 (а, б)

Для выполнения тычковой или ложковой верст стопки из 2 кирпичей укладывают параллельно оси стены.

Расстояние между стопками кирпичей:

тычковый ряд 10 – 15 мм

ложковый ряд 250 мм

1 кирпич рис. 20 (а, б)

Для кладки ложкового ряда стопки кирпичей раскладываются параллельно оси стены через 250 мм, для тычкового ряда перпендикулярно оси стены через 120 – 140 мм

Раскладку ведут по одному кирпичу с зазором между кирпичами 10 – 15 мм

Как работает плазменная резка? Преимущества и недостатки

Резку металла можно разделить на две категории – механическую и термическую. Плазменная резка – это метод термической резки, при котором для резки металла используется ионизированный газ.

Это один из широко используемых методов резки толстых металлических листов, но также он может использоваться для листового металла. Прежде чем углубляться в преимущества и возможности плазменной резки, следует ответить еще на один вопрос.

Что такое плазма?

Вы определенно слышали о трех основных состояниях материи – твердом, жидком и газообразном. Но есть и четвертый. Да, это плазма.

Плазму можно найти в природе, но в основном в верхних частях атмосферы Земли. Знаменитое полярное сияние – результат солнечного ветра, созданного из плазмы. Освещение и высокотемпературный огонь тоже включает в себя плазму.

В общей сложности она составляет около 99% видимой Вселенной.

В повседневной жизни мы можем встретить плазму в телевизорах, люминесцентных лампах, неоновых вывесках и, конечно же, в плазменных резаках.

Плазма – это электропроводящее ионизированное газоподобное вещество. Это означает, что в некоторых атомах отсутствуют электроны, и также есть свободные электроны, плавающие вокруг.

Газ можно превратить в плазму, подвергнув его интенсивному нагреву. Вот почему плазму часто называют ионизированным газом.

Плазма похожа на газ, поскольку атомы не находятся в постоянном контакте друг с другом. В то же время она ведет себя аналогично жидкостям с точки зрения её способности течь под воздействием электрического и магнитного поля.

Как работает плазменный резак?

Процесс плазменной резки – это метод термической резки. Это означает, что для плавления металла используется тепло, а не механическая сила. Общая механика системы всегда одинакова. В плазменных резаках используется сжатый воздух или другие газы, например азот. Ионизация этих газов происходит с образованием плазмы.

Обычно сжатые газы контактируют с электродом, а затем ионизируются для создания большего давления. Когда давление увеличивается, поток плазмы направляется к режущей головке.

Режущий наконечник сужает поток, создавая поток плазмы. Затем он наносится на заготовку. Поскольку плазма электропроводна, заготовка соединяется с землей через стол для резки.Когда плазменная дуга контактирует с металлом, его высокая температура плавит его. В то же время высокоскоростные газы выдувают расплавленный металл.

Запуск процесса резки

Не все системы работают одинаково. Во-первых, есть обычно более бюджетная версия, называемая высокочастотным контактом . Это недоступно для плазменных резаков с ЧПУ, потому что высокая частота может мешать работе современного оборудования и вызывать проблемы.

В этом методе используется искра высокого напряжения и высокой частоты. Возникновение искры происходит при соприкосновении плазменной горелки с металлом. Это замыкает цепь и создает искру, которая, в свою очередь, создает плазму.

Другой вариант – метод пилотной дуги . Во-первых, искра создается внутри горелки цепью высокого напряжения и низкого тока. Искра создает вспомогательную дугу, которая представляет собой небольшое количество плазмы.

Режущая дуга возникает, когда вспомогательная дуга входит в контакт с заготовкой. Теперь оператор может начать процесс резки.

Третий способ – использование подпружиненной головки плазмотрона . Если прижать резак к заготовке, возникает короткое замыкание, в результате чего начинает течь ток.

При снятии давления образуется вспомогательная дуга. Следующее такое же, как и в предыдущем методе. Это приводит к контакту дуги с заготовкой.

Какие газы используются, их особенности

Плазменная резка металла представляет собой процесс проплавления и удаления расплава за счет теплоты, получаемой от плазменной дуги. Скорость и качество резки определяются плазмообразующей средой. Также, плазмообразующая среда влияет на глубину газонасыщенного слоя и характер физико-химических процессов на кромках среза. При обработке алюминия, меди и сплавов, изготовленных на их основе, используются следующие плазмообразующие газы:

• Сжатый воздух;
• Кислород;
• Азотно-кислородная смесь;
• Азот;
• Аргоно-водородная смесь.

Основными составляющими воздуха являются азот (78,18%) и кислород (20,8%). Сочетание этих двух газов представляет собой очень богатую энергией смесь. Воздух применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных, низколегированных, высоколегированных сталей и алюминия. Обычно воздух используется для ручной резки, а также для резки тонкого листа. Если резка нелегированной стали выполняется с применением в качестве плазменного газа воздуха, то кромки реза получаются прямыми и достаточно гладкими. Однако, как газ для резки, воздух повышает содержание азота на поверхностях реза. Если такие кромки реза далее не подвергаются механической обработке, в сварном шве могут создаться поры.

Кислород применяется в качестве плазменного газа для резки нелегированных и низколегированных сталей. Когда кислород смешивается с расплавом, понижается его вязкость, благодаря чему расплав приобретает большую текучесть. Это обычно даёт возможность получить кромки реза без грата и верхние края без скруглений. Появляется возможность достичь более высоких скоростей резки, чем в случае с азотом и воздухом. В отличие от азота или воздуха, при использовании кислорода поверхности реза не насыщаются азотом, а значит, риск возникновения пор при последующей сварке сводится к минимуму.

Аргон является единственным инертным газом, который может производиться для коммерческих целей с использованием метода воздушной сепарации при объёмном проценте 0,9325. Будучи инертным газом, он химически нейтрален. Благодаря своей большой атомной массе (39,95), аргон способствует вытеснению расплавленного материала из зоны реза посредством высокой плотности импульсов создаваемой плазменной струи. Из-за своей относительно низкой теплопроводности и энтальпии, аргон не является совершенно идеальным газом для плазменной резки, так как он позволяет достичь только лишь относительно небольшой скорости резки, в результате чего получаются скругления, поверхности имеют чешуйчатый вид.

По сравнению с аргоном, водород имеет очень маленькую атомную массу и характеризуется относительно большой теплопроводностью. Водород имеет чрезвычайно высокую максимальную теплопроводность в температурном диапазоне диссоциации, что обусловливается процессами диссоциации и рекомбинации. Первоначально при рекомбинации и ионизации двухатомного водорода из дуги высвобождается большое количество энергии. Это приводит к обжатию вытекающей дуги. Из приведенного описания физических свойств следует, что водород, сам по себе, настолько же не подходит в качестве плазменной среды, насколько и аргон. Однако, если положительные свойства водорода, касающиеся тепловых показателей совместить с большой атомной массой аргона, то получаемая в результате газовая смесь даёт возможность быстро передавать кинетическую энергию, а также достаточное количество тепловой энергии разрезаемому материалу.

В отношении физических свойств азот занимает приблизительно промежуточное положение между аргоном и водородом. Теплопроводность и энтальпия у азота выше, чем у аргона, однако меньше, чем у водорода. Азот и водород ведут себя сходным образом в смысле возможности обжатия дуги, а также в отношении тепла рекомбинации, создающего текучий расплав. Таким образом, азот может использоваться сам по себе как плазменный газ. Азот, используемый в качестве плазменного газа, обеспечивает быструю резку изделий с тонкими стенками без образования оксидов. Недостатком является относительно большое количество бороздок. Практически невозможно добиться реза с полностью параллельными сторонами. Угол получаемого скоса в большой степени зависит от установленного настройкой объёма газа и скорости резки. Насыщение поверхности реза азотом отрицательно сказывается на свариваемости. Повышенное содержание азота при поверхностях реза является причиной пористости свариваемого металла.

Преимущества и недостатки плазменной резки:

Преимущества:

• Может резать все токопроводящие материалы. Газовая резка, хотя она также подходит для резки толстых металлов, ограничивается только черными металлами;
• Хорошее качество для толщины до 50 мм;
• Максимальная толщина до 150 мм;
• Может резать в воде, что приведет к уменьшению ЗТВ. Также снижает уровень шума;
• Меньший пропил по сравнению с газовой резкой;
• Более высокая скорость резки, чем при резке кислородом.

• Большая ЗТВ по сравнению с лазерной резкой;
• Качество с более тонкими листами и пластинами хуже, чем при лазерной резке;
• Допуски не такие точные, как при лазерной резке;
• Не достигает такой толщины, как гидроабразивная или газовая резка;
• Оставляет ЗТВ, которой нет при гидроабразивной струе;
• Более широкий пропил, чем при лазерной резке;
• Кроме того, сам процесс довольно сложный и требует высокой квалификации оператора;
• Заготовку необходимо располагать строго перпендикулярно.
• Во время резки металла в воздух выбрасывается большое количество вредных газов.

Преимущества плазменной резки

Преимущества и недостатки плазменной резки по сравнению с другими методами резки металлов?

Резка металлов – проблема, с которой приходится сталкиваться и в цеху, и на стройплощадке, и в мастерской. Простые решения вроде автогена устроят многих, но не всех. Если объем работ по резке металла большой, а требования к качеству реза высоки, то стоит подумать об использовании аппарата плазменной резки (плазмореза).
Первые установки и аппараты плазменной резки появились более полувека назад, но широкому кругу мастеров они стали доступны только в последние два десятилетия.

ПРЕИМУЩЕСТВА:
Какие преимущества в работе дает аппарат или станок плазменной резки металла в работе?

1. При правильном подборе мощности он позволит в 4-10 раз (по сравнению кислородной горелкой) повысить производительность. По этому параметру плазморез уступит лишь промышленной лазерной установке, зато намного выиграет в себестоимости. Экономически целесообразно использовать плазменную резку на толщинах металла до 50-60мм. Кислородная же резка более предпочтительна при раскрое стальных листов толщиной свыше 50 мм.

2. УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ. Плазменная резка позволяет обрабатывать и сталь, и чугун, и алюминий, и медь, и титан, и любой другой металл, причем работы выполняются с использованием одного и того же оборудования: достаточно выбрать оптимальный режим по мощности и выставить необходимое давление воздуха. Важно отметить и то, что качество подготовки поверхности материала особого значения не имеет: ржавчина, краска или грязь помехой не станут.

3. ТОЧНОСТЬ и ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО РЕЗА. Современные плазморезы обеспечивают минимальную ширину реза и “чистые” без наплывов, перекаливания и грата кромки, почти не требующие дополнительной обработки. Немаловажно и то, что зона нагрева обрабатываемого материала намного меньше, чем при использовании автогена, а поскольку термическое воздействие на участке реза минимально, то и тепловые деформации вырезанных деталей незначительны, даже если они небольшой толщины.

4. БЕЗОПАСНОСТЬ, обусловленная отсутствием взрывоопасных газовых баллонов.

5. НИЗКИЙ уровень загрязнения окружающей среды. Касательно экономической стороны вопроса, то совершенно очевидно, что при больших объемах работ плазменная резка выгоднее той же кислородной или, например, механической. В остальных же случаях нужно учитывать не материалы, а трудоемкость использования. Например, сделать фигурный рез в толстом листе недолго и автогеном, но может потребоваться продолжительная шлифовка краев.

НЕДОСТАТКИ:

Ну а теперь поговорим о недостатках. Первый из них – относительно скромная максимально допустимая толщина реза, которая даже у мощных аппаратов редко превышает 80-100 мм. В случае же с кислородной резкой максимально допустимая толщина реза для стали и чугуна может достигать 500 мм.

Следующий недостаток метода – довольно жесткие требования к отклонению от перпендикулярности реза. В зависимости от толщины детали угол отклонения не должен превышать 10-50°. При выходе за эти пределы наблюдается значительное расширение реза и, как одно из следствий, быстрый износ расходных материалов.

Наконец, сложность рабочего оборудования делает практически невозможным одновременное использование двух резаков, подключенных к одному аппарату, что с успехом применяется при резке штучным электродом.

Процесс плазменной резки (принцип работы плазмореза)

Для начала определим, что же есть плазма. В данном случае это нагретый электрической дугой до высокой температуры (порядка 25000 °C) воздух в ионизированном состоянии. Последнее означает, что он утрачивает свойства диэлектрика и приобретает способность проводить электрический ток. В процессе резки плазменный поток становится проводником для тока, расплавляющего металл, и сам же его выдувает.

Для начала определим, что же есть плазма. В данном случае это нагретый электрической дугой до высокой температуры (порядка 25000 °C) воздух в ионизированном состоянии. Последнее означает, что он утрачивает свойства диэлектрика и приобретает способность проводить электрический ток. В процессе резки плазменный поток становится проводником для тока, расплавляющего металл, и сам же его выдувает.

Рабочий орган аппарата называется плазмотрон. Под этим словом подразумевается плазменный резак с кабель-шланговым пакетом, подключаемый к аппарату. Иногда плазмотроном ошибочно называют аппарат плазменной резки целиком. Разновидностей плазмотронов достаточно много. Но наиболее распространены и более всего пригодны для резки металлов плазмотроны постоянного тока прямой полярности. По виду дуги различают плазмотроны прямого и косвенного действия. В первом случае разрезаемое изделие включено в электрическую цепь, и дуговой разряд возникает между металлической деталью и электродом плазматрона. Именно такие плазмотроны применяются в устройствах, предназначенных для обработки металлов, включая и аппараты воздушно-плазменной резки. Плазматроны косвенного действия применяются, в основном, для обработки неэлектропроводных материалов (у них электрическая дуга возникает в самом резаке).

Сопло – важнейший элемент, определяющий возможности плазмотрона. При плазменной резке применяются сопла небольшого (до 3 мм) диаметра и большой (9-12 мм) длины. От размера диаметра сопла плазмотрона зависит количество воздуха, которое способен пропустить плазмотрон, этот параметр необходимо учитывать при подборе компрессора. Это также влияет на ширину реза и охлаждение плазмотрона. Что касается длины, то чем она больше, тем выше качество реза. Однако чрезмерное увеличение этого параметра ведет к снижению надежности работы и быстрому разрушению сопла. Считается, что длина канала должна быть больше диаметра в 1,5-1,8 раза.

Электродом (катодом) внутри плазматрона служит металлический стержень – другие конструкции в недорогих аппаратах не применяются. То же можно сказать и о материале: разновидностей изобилие, но массово используется лишь электрод из гафния.

Теперь пару слов о рабочих газах, используемых при плазменной резке. Их можно разделить на плазмообразующие и защитные (транспортирующие). Для резки в обычных плазменных системах бытового назначения (сила тока дуги – ниже 200 А, максимальная толщина реза – до 50 мм) сжатый воздух применяют и как плазмообразующий, и как защитный газ. При этом достигается удовлетворительное качество реза, хотя и наблюдается некоторое азотирование и окисление обрабатываемой поверхности. В более сложных системах применяются иные газовые смеси, содержащие кислород, азот, водород, гелий, аргон.

Выбор аппарата плазменной резки

Даже самые доступные аппараты плазменной резки сложны и довольно дороги в сравнении, например, со сварочными, поэтому к выбору недешевой техники нужно подходить осознанно. Прежде всего необходимо определиться, как обычно, с целями и задачами.

Первый параметр, без учета которого бесполезно учитывать остальные, – это максимально допустимая толщина реза. Данная величина обычно приводится для углеродистой стали, реже – для нержавеющей, еще реже – для алюминия и очень редко – для меди. Поскольку на максимально допустимую глубину реза сильно влияет теплопроводность материала, то для сплавов на основе меди этот показатель примерно на 30% ниже, чем для сплавов на основе железа. И если в технических характеристиках аппарата заявлена максимально допустимая толщина реза стали в 10 мм, это будет означать, что максимальная глубина реза медных сплавов составит 7 мм. Таким образом, вторым по важности показателем станет тип сплава, с которым предстоит работать.

Следующий фактор – планируемый режим эксплуатации плазмореза. Как и в случае со сварочными аппаратами, он определяется параметром “ПВ” (продолжительность включения), который определяет отношение времени работы аппарата ко времени, необходимому для его охлаждения. В некоторых промышленных аппаратах плазменной резки ПВ может приближаться к 100%, для ручной же резки металла вполне достаточно 40-50%.

На практике это выглядит следующим образом. Если ПВ плазмореза составляет 50%, то в течение часа эксплуатации он должен 30 минут работать и 30 минут остывать. При ручной резке приходится время от времени перемещаться или перемещать изделие и периодически выключать кнопку поджига на плазмотроне. Это время как раз и идет в зачет охлаждения, и поэтому работа кажется непрерывной. Такая формула дает сбой при работе с толстыми листами металла или при автоматической плазменной резке с ЧПУ, когда время реза может быть значительным. Дело в том, что параметр ПВ определяется для 10-минутного цикла, поэтому в начале смены, пока аппарат холодный, он будет отработать без перерыва и 15 минут даже при низком ПВ, а вот при цикличной работе может отключиться и после 5 минут непрерывной резки.

Когда ключевые параметры, определяющие принципиальную возможность использования аппарата, определены, следует уделить внимание такому аспекту, как удобство использования. Тут первостепенное значение приобретает мобильность, точнее, радиус действия, на который можно свободно удаляться от малоподвижного аппарата, “прикованного” к своему месту компрессором. Так, длина кабель-шлангового пакета плазмотрона может варьироваться до десятков метров. Кстати, важна не только длина: некоторые производители заявляют ее на уровне 30 м и более, но “забывают” сообщить о том, имеются ли евроразъемы на плазмотроне и источнике. Если таких разъемов нет, то укоротить или удлинить плазмотрон вряд ли получится, и всякий раз разматывать его для того, чтобы резать небольшие по размерам листы, будет утомительно. Главный же минус длинного плазматрона не в этом, а в том (и производители об этом, как правило, тоже умалчивают!), что при его длине свыше 20 метров наблюдается потеря мощности, причем довольно ощутимая. Поэтому разумнее всего выбирать плазмотрон небольшой (6-12 м) длины, оснащенный евроразъемом, чтобы при необходимости была возможность удлинить конструкцию, используя быстронаращиванмый удлинитель плазмотрона. Это будет, кстати, удобно и при работе на открытом воздухе в неблагоприятных условиях, когда выносить из помещения аппарат нежелательно. Однако, как уже отмечалось, использовать удлинитель нужно лишь в случае действительной необходимости.

Очень важный вопрос – проблема расходных материалов: электродов (катодов) и сопел. Важно, чтобы они были доступны и недороги. Как правило, износ этих деталей происходит или одновременно или с небольшим “разбросом” (один катод на два сопла). Одного сопла в среднем хватает на целую рабочую смену (при работе с деталями, толщиной до 10 мм).

Момент, не относящийся напрямую к плазматрону, но требующий обязательного учета, – это система подачи воздуха. Если отбросить самые маломощные модели, оборудованные встроенным компрессором и воспринимаемые многими профессионалами как малополезные игрушки, то следует помнить, что для работы плазматрону нужен мощный компрессор. И не он один: при достаточно большом расходе воздуха (100-250 л/мин при 0,4-0,6 МПа) жесткие требования предъявляются и к его качеству, а значит не обойтись без вспомогательных устройств – таких как влаго- и маслоотделители, фильтры. Поступать в аппарат воздух должен равномерно, без пульсаций, поскольку они серьезно влияют на стойкость сопел и электродов, на стабильность поджига дуги и, как следствие, на качество реза, а значит, нужен объемный ресивер.

ПРЕДЛОЖЕНИЕ ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЯ

Среди современных устройств плазменной резки можно выделить отдельную и наиболее интересную для рядового потребителя категорию – переносные инверторные источники плазмы, применяемые при ручной резке. Их основные достоинства: низкое энергопотребление, компактность, небольшой вес, эргономичный дизайн. Недостатки: ограничение по максимальной мощности (не более 70 А), и, как следствие, по максимальной толщине реза (до 15-20 мм). Также придется мириться с невысокой продолжительностью включения и чувствительностью к перепадам напряжения. Оборудование, выходящие за рамки этого типа, как правило, рассчитано на промышленное применение.

Большинство аппаратов с плазмотронами воздушного охлаждения пригодны для резки металлических деталей толщиной до 50 мм. Для резки деталей толщиной свыше 50 мм или для увеличения производительности применяют более сложные и дорогие аппараты с плазмотронами водяного охлаждения

Максимальная глубина реза определяет толщину материала, которая может быть разрезана данным аппаратом в принципе. Скорость работы при этом в расчет не берется. Чтобы комфортно и быстро работать с деталями толщиной 3-4 мм, следует выбирать аппарат, максимально допустимая глубина реза которого – 8-10 мм.

Унифицированные разъемы для плазмотронов производятся в соответствии с европейскими стандартами и состоят из розеток (со стороны источника плазмы) и вилок (со стороны резака). Преимущество подобной системы заключается в возможности при необходимости удлинить или укоротить конструкцию без ощутимой потери мощности, прочности и электрического контакта.

Износ сопла заключается в нарушении его геометрической формы, что негативно влияет на качество реза. Износ же катода приводит к выработке стержня (допустимая глубина выработки – не более 1,5 мм), в результате чего может произойти пригорание катода к головке плазмотрона и его (плазмотрона) перегрев.

При минусовых температурах необходимо соблюдать определенные меры предосторожности. Поскольку в ресивере и шлангах образуется конденсат, который в случае замерзания может вывести из строя оборудование, то после окончания работ шланги обязательно продувают, а сам компрессор хранят в помещении с плюсовой температурой.

Ручной плазменный аппарат: типы, преимущества и недостатки, области применения

Плазменный аппарат – специализированное устройство для воздушно-плазменной разделительной резки сталей разных марок. В зависимости от разновидности оборудования с его помощью можно резать заготовки толщиной до 100 мм. Пользуется особым спросом при раскрое нелегированных и низколегированных металлов благодаря большой скорости реза и минимальной зоне термического влияния.

Составляющие аппарата для резки плазменной струей

Конструктивно устройство для раскроя металлопроката плазменной дугой состоит из таких компонентов:

• Источник питания – основное оборудование, необходимое для подачи рабочего напряжения и тока для пилотной и режущей дуги. В зависимости от разновидности устройства его напряжение (без нагрузки) может находиться в диапазоне от 240 до 400 В.

Фото 1. Источник питания

• Плазмотрон (он же ручной плазменный резак) – специализированный прибор, который предназначен для выработки плазмы и создания плазменной дуги. В его конструкцию также включены основные расходные элементы – сопло и катод. Их срок службы зависит рабочих параметров процесса резания, количества поджигов дуги, времени ее действия, интенсивности охлаждения и т.д.

Рисунок 2. Внешний вид ручного плазменного резака

• Кабель-шланговый пакет – служит для подачи плазменного газа, напряжения, тока и охлаждающего вещества (при его наличии в конструкции аппарата) к плазмотрону.

Рисунок 3. Внешний вид кабель-шлангового пакета

Также к аппарату требуется подвести плазмообразующий газ от баллона или магистрального трубопровода. Для резания применяются активные и неактивные газы (сжатый воздух, азот, аргоноводородная, азотоводородная смесь и т.д.). Оптимальная разновидность газа выбирается в зависимости от разрезаемого металла. В бытовых условиях часто используют компрессор для выработки сжатого воздуха.

Сфера применения

В современном мире плазменная технология занимает одну из лидирующих позиций в области разделительной резки плавлением. Аппараты широко применяют практически во всех отраслях промышленности – строительная, нефтегазовая, металлургия, тяжелое машиностроение, металлообработка и изготовление металлоконструкций и т.д.

Особым спросом ручные плазменные резаки пользуются на металлургических заводах. В строительстве обычно применяются инверторные аппараты, которые благодаря малому весу и габаритам легко перемещать в пределах строительной площадки и поднимать на высоту.

Фото 4. Плазменная резка в заводских условиях

В авиа, автомобиле и судостроительных отраслях чаще применяются установки с ЧПУ, которые вырезают заготовки заданных размеров и конфигурации в автоматическом режиме.

Виды плазменных аппаратов

Оборудование для плазменной резки ручным способом производится нескольких типов:

• Инверторные аппараты – модели, которые отличаются небольшими размерами и малым весом. Предназначены в основном для раскроя металла небольших толщин – как правило, не более 20 мм. Продолжительность включения (время непрерывной работы без перегрева) составляет до 60 % (т.е. из 10-минутного рабочего цикла они могут работать только 6 минут, а 4 минуты нужно для охлаждения). Однако они характеризуются повышенной энергоэффективностью и высоким КПД, удобны при выполнении работ на высоте и в полевых условиях.

Фото 5. Внешний вид инвертора

• Трансформаторные аппараты – характеризуются большой мощностью, что позволяет резать листовой металл толщиной до 100 мм. Повышенная продолжительность включения (80-100 %) позволяет непрерывно эксплуатировать оборудование даже на протяжении нескольких рабочих смен. К недостаткам можно отнести большие габариты и вес, поэтому они относятся к классу стационарного оборудования.

Фото 6. Аппарат трансформаторного типа

Также плазменные резаки для разделительной резки металлов классифицируют по разновидности поджига дуги:

• Косвенного действия – поджиг дуги осуществляется между соплом (выступает в качестве анода) и электродом (играет роль катода), разрезаемая заготовка в процессе зажигания дуги не участвует. Обычно применяется для резания неэлектропроводных материалов.
• Прямого действия – здесь в качестве катода выступает электрод плазмотрона, а роль анода играет разрезаемый металлопрокат, между которыми и возбуждается плазменная дуга. Используется для раскроя всех электропроводных материалов.

Рисунок 7. Дуга прямого и косвенного действия

Как работает плазменное устройство?

Ручные плазменные аппараты используются для раскроя всех электропроводных материалов – конструкционные металлы, стали с различным содержанием легирующих элементов, медные, алюминиевые сплавы и т.д. Наиболее эффективны при работе с материалами относительно небольшой толщины (до 40 мм), поскольку процесс отличается высокой скоростью резания и минимальным выделением тепловой энергии, что позволяет исключить деформацию вырезаемых заготовок.

Традиционная плазменная резка представляет собой процесс разделительного резания методом плавления, при котором дуга образуется между тугоплавким электродом и разрезаемым металлом и обжимается при прохождении через сопло. Плазмообразующий газ в дуге частично дисоциируется и ионизируется, поэтому обладает электропроводностью. За счет повышенной плотности и температуре плазма расширяется в объеме и с большой скоростью движется к металлической заготовке.

Рисунок 8. Принцип раскроя плазменной струей

Сам процесс начинается с розжига дежурной дуги между катодом и соплом за счет подачи высокого напряжения к плазменному резаку для резки металлов. Она способствует частичной ионизации, подготавливая пространство между плазмотроном и заготовкой. При ее контакте с металлом (анодом) автоматически повышается мощность и образуется режущая дуга.

Тепловая энергия дуги и плазменного газа вызывает плавление и частичное испарение разрезаемого материала. Далее расплавленный металл выдувается из зоны реза высокоскоростным потоком плазмы. При этом энергия, необходимая для плавления материала вырабатывается только за счет электричества.

Оборудование для плазменной резки металла

Кроме основных составляющих, для полноценной и эффективной работы оборудования также требуется наличие таких элементов и материалов:

• Система циркуляции охладителя – необходимость эффективного охлаждения плазмотрона обусловлена повышенными тепловыми нагрузками, возникающими в процессе плазменного раскроя. Резаки, которые работают с током 100 А и более, обычно оборудуют системой водяного охлаждения. Для бытовых и полупрофессиональных устройств достаточно воздушного охлаждения.
• Рабочий стол – является стабильной основой для размещения разрезаемого металлопроката. Его габариты подбираются с учетом размеров листов, которые чаще всего будут резаться.
• Система вытяжки – служит для удаления вредных выделений, которые наблюдаются при резании металла.
• Плазменный газ – выбирается в зависимости от разновидности разрезаемого материала.

Преимущества и недостатки резки плазмой

Технология плазменного раскроя имеет много разных преимуществ перед другими способами резки плавлением:

• Быстрый прожиг материала и большая скорость резания – при работе с тонколистовым металлом практически в 10 раз выше, чем при воздушно-кислородной резке аналогичных заготовок.
• Минимальная деформация заготовок, вырезаемых из тонколистового металла – обеспечивается благодаря высокой скорости реза и минимальной зоне термического влияния.
• Максимальная точность – достигается за счет минимальной ширины реза и возможности использования разных приспособлений, позволяющих автоматизировать процесс и получить деталь с предельно точными размерами и формой.
• Универсальность – с помощью аппарата можно выполнять как прямолинейный, так и фигурный раскрой практически любых материалов, проводящих электрический ток.
• Предельно высокое качество реза – процесс вырезания заготовок струей плазмы характеризуется минимальным количеством шлака и окалины, поэтому кромки металлических деталей обычно не требуют дополнительной обработки перед сварочными работами.
• Возможность резки таких материалов, как чугун, титан, а также другие цветные металлы и их сплавы.

Фото 9. Резание тонколистового металлопроката

К недостаткам можно отнести только удорожание себестоимости процесса при разделительном резании металлов большой толщины – свыше 60 мм. Также при работе ручными аппаратами следует учитывать, что качество и стабильность резки будет напрямую зависеть от правильности выбора рабочих параметров – силы тока, зазора между соплом и заготовкой, вида используемого газа.

Резка плазменной струей – примеры

Ручными аппаратами для плазменной резки можно вырезать заготовки разных форм и размеров. Сегодня выпускаются разнообразные приспособления и шаблоны для облегчения работы и получения деталей определенных конфигураций и размеров.

Возможности ручных резаков с применением дополнительных устройств:

• Вырезание круглых деталей максимально точной формы.

Фото 10. Использование шаблона для получения круглых деталей разных диаметров

• Резание листа под заданным углом.

Фото 11. Шаблон для резания заготовки с одновременным скосом кромки

• Вырезание деталей с отличными от 90° углами.

Фото 12. Магнитная направляющая для поддержания заданного угла реза

• Высокоточный прямолинейный рез.

Фото 13. Направляющая для высокоточной прямолинейной резки

• Ведение резака с постоянным зазором между соплом и металлом для максимально качественного реза.

Фото 14. Использование роликов для соблюдения постоянного зазора

Как вырезать заготовку круглой формы?

Чтобы вырезать круглую деталь или отверстие в листовом прокате ручным плазменным резаком, важно обеспечить точный контроль движения. При этом качество реза будет тем ниже, чем меньше диаметр заготовки. Минимальным соотношением диаметра окружности к толщине металлопроката, в котором она вырезается, является 1,5, но качество реза здесь будет довольно низким.

Фото 15. Вырезание круглой детали с помощью специального шаблона

Достичь высокого качества поможет следующее:

1. Использование специального шаблона для вырезания круглых деталей и поддержание постоянного зазора между соплом и заготовкой.
2. Снижение скорости резания – это позволяет минимизировать деформацию дуги и существенно снизить величину скоса кромки.
3. Прожиг металла под точным углом 90°.
4. Старт резания с центра окружности в том случае, если нужно вырезать отверстие в детали.
5. Продолжение движения по выполненному резу без выведения резака при завершении резки.

Стоит ли доверять отечественному производителю?

Оборудование для ручной плазменной резки выпускают разные компании. Однако на отечественном рынке лидирующие позиции занимают аппараты марки ПУРМ. Они разработаны и изготовлены с учетом суровых российских условий эксплуатации, эффективно работают во всех регионах РФ – даже в условиях крайнего севера.

Фото 16. Разные виды аппаратов марки ПУРМ

Оборудование этого производителя заслужило доверие потребителей благодаря надежности, высокой производительности, энергоэффективности и возможности интенсивной эксплуатации в любых производственных условиях. Весомым преимуществом является невысокая цена по сравнению с аналогичными аппаратами зарубежных брендов.