Плазморез своими руками из сварочного трансформатора схема. Как сделать плазморез своими руками из инвертора? Об использовании транформатора либо инвертора

Плазменная резка — это метод обработки металлических пустых частей плазменным потоком. Этот метод позволяет разрезать металл, так как его достаточно, чтобы он выполнялся таким образом, чтобы материал имел электропроводность. По сравнению с аналогичными методами плазменная резка металлов позволяет осуществлять более быстрый и качественный процесс без использования массивных роликов и специальных добавок.

Таким образом, можно обрабатывать различные металлические металлические листы, трубы разных диаметров, фасонные и сортированные изделия. Во время обработки получается качественный срез, что требует минимальных усилий по очистке. Даже с помощью этой технологии можно устранить различные недостатки с металлической поверхности, такие как выпуклости, швы и неровности, и подготовиться к сварке, сверлению и другим операциям.

Плазменная резка листового металла является чрезвычайно эффективным методом.

В отличие от других методов, он может использоваться для обработки черных и цветных металлов. По этой причине нет необходимости готовить поверхность и очищать ее от загрязняющих веществ, что может затруднить воспламенение дуги. В отрасли основным конкурентом этого метода является лазерная обработка, которая имеет еще большую точность, но также требует значительно более дорогих установок.

В домашних условиях эквивалентными конкурентами плазменного устройства нет.

Качество плазменной резки металлов

Технология плазменной резки

Плазменная резка осуществляется с использованием специального устройства, которое имеет размеры, аналогичные размерам обычного сварочного аппарата. Вначале эти устройства имели большие размеры, но во время улучшения они стали меньше.

Устройство подключено к источнику питания 220 В для бытовых приборов и 380 В для промышленного применения.
В процессе производства резка осуществляется с помощью станков с ЧПУ, которые представляют собой одну или несколько горелок с механизмами их перемещения.

Машина может реализовать меры по конкретной программе, что значительно облегчает работу в одном и том же разрезе нескольких листов.

Для создания плазменной струи необходимо подключить систему к компрессору или воздушной линии.

Сжатый воздух, подаваемый на устройство, должен быть очищен от грязи, пыли и влаги. С этой целью перед устройством установлены воздушные фильтры и осушители. Без таких устройств износ электродов и других элементов будет ускоряться быстрее. Плазменные горелки с жидкостным охлаждением также нуждаются в сантехнике.

Ручная резка стальной трубы

Круговая резка стальной трубы
самоходная машина

Технология воздушной плазменной резки позволяет достичь качественных кромок (без сосания и решетки) и отсутствия деформации (также на листовых листах с низким толстым слоем).

Это позволяет проводить последующую сварку очищенного металла без предварительной обработки.

Ручная резка металлов на образце

Сущность плазменного листа

Плазменная резка стали в повседневной жизни осуществляется устройствами, вдоль которых длина труб достигает 12 м.

Ручные устройства имеют режущую головку, оборудованную ручкой с электроприводом. В таких устройствах используется воздушное охлаждение, поскольку оно проще в конструкции и не требует дополнительных холодильных установок. Водяное охлаждение используется в промышленных установках, где плазменная резка стального листа осуществляется более эффективно, но цена устройств выше.

Кислородно-плазменная технология

Для резки кислородной плазмой требуется специальный электрод и сопло, которое имеет значительный температурный эффект в качестве расходного материала. Во-первых, начинается вспомогательная дуга, которая возбуждается разрядом, вызванным генератором постоянного тока. Благодаря дуге создается плазменная горелка длиной 20-40 мм. Когда факел касается металла, появляется рабочая дуга, и вспомогательный лук выключается.

Как сделать плазменный сварочный аппарат своими руками?

Таким образом, плазма действует как направляющая между устройством и заготовкой. Arisen arc является самодостаточным, создавая плазму из-за ионизации молекул воздуха.

Плазменная резка с использованием рабочей жидкости при температуре до 25000 ° С.

Плазменная резка труб большого диаметра и других резервуаров

Плазменная резка и сварка могут выполняться в мастерских и мастерских, а также на открытом воздухе.

Возможно, этот метод нельзя назвать эффективным, как газовая электростанция, для ремонта и строительных работ, при отсутствии центральной системы для электричества и сжатого воздуха. В этом случае для обеспечения мощности устройства и компрессора необходим достаточно сильный генератор.

Подобно разрезанию газового пламени, этот метод можно использовать для обработки пустых частей разных размеров и форм.

Плазменная резка труб большого диаметра не создает никаких проблем: она выполняется вручную или с помощью самоходных машин. Фиксированная горелка вращается снаружи трубки. Использование самоходных машин обеспечивает точную и ровную резку. Работа с формованными и сортированными прокатными изделиями также может быть автоматизирована в промышленных условиях.

Преимущества использования устройств SIBERIAN:

• Универсальность (возможность нанесения на любой металл, включая цветные и тугоплавкие металлы);
• Скорость резания;
• Высокое качество поверхности после резки;
• Экономика (с использованием сжатого воздуха);
• Почти полное отсутствие термических деформаций на подлежащем сокращению продукте;
• Мобильность, а не тяжелый вес агрегатов с воздушным охлаждением;
• Прост в использовании.

Устройства для поджига дуги

Устройства для первоначального поджига дуги делятся на два класса: поджиг дуги от короткого замыкания и путем пробоя промежутка электрод-изделие высоковольтными импульсами.

Поджиг коротким замыканием осуществляется путем кратковременного контакта электрода и изделия и последующего их разведения. Ток, через микровыступы электрода, разогревает их до температуры кипения, а поле, возникающее при разведении электродов, обеспечивает эмиссию электронов, достаточную для возбуждения дуги.

При таком поджиге возможен перенос материала электрода в сварной шов. Для устранения этого нежелательного явления зажигание должно осуществляться при малом токе, не превышающем 5-20А. Устройство для поджига должно обеспечивать малый ток короткого замыкания, поддержание тока на этом уровне до момента образования дуги и лишь затем плавное нарастание до рабочего.

(УДГ-201, АДГ-201, АДГ-301).

Основные требования к устройствам для поджига через зазор (возбудителям дуги или осцилляторам):

1) должен обеспечить надежное возбуждение дуги;

2) не должен угрожать безопасности сварщика и оборудования.

Возбудители могут быть предназначены для возбуждения дуги постоянного или переменного тока. В последнем случае к возбудителям предъявляется ряд специфических требований, относящихся к моменту поджига дуги. Схема осциллятора ОСПЗ – 2М показана на рис.

Рис. 5.5. Принципиальная электрическая схема осциллятора ОСПЗ-2М. F1 – предохранитель; ПЗФ – фильтр защиты от помех; TV1 – трансформатор повышающий; FV – разрядник; Cг – конденсатор колебательного контура; Cn – разделительный конденсатор; TV2 – высоковольтный трансформатор; F2 – предохранитель.

Конденсатор Сг заряжается от напряжения вторичной обмотки повышающего трансформатора TV1.

После зарядки его до напряжения пробоя разрядника FV образуется колебательный контур, состоящий из конденсатора Сг и первичной обмотки высоковольтного трансформатора TV2. Частота колебаний этого контура примерно равна 500 – 1000 кГц. Со вторичной обмотки это напряжение частотой 500 – 1000 кГц и величиной порядка 10000 В через разделительный конденсатор Cn и предохранитель F2 подается на промежуток электрод – изделие.

При этом в данном промежутке возникает искра, которая ионизирует промежуток, вследствие чего от источника питания возбуждается электрическая дуга. После возбуждения дуги осциллятор автоматически отключается.

Необходимо обратить внимание, что у осциллятора высокое напряжение.

Для человека оно не опасно вследствие маломощности источника. Однако если в схеме источника имеются полупроводники (диоды, тиристоры и др.), то возможен их пробой напряжением осциллятора.

Для исключения этого осциллятор необходимо подключать к источнику с использованием систем защиты (рис. 5.6).

Как сделать плазморез своими руками из инвертора?

Схема подключения осциллятора к источнику питания.

Дроссель зашиты ДЗ для высокой частоты осциллятора имеет очень большое индуктивное сопротивление и не пропускает напряжение осциллятора к источнику.

Защитный конденсатор СЗ, наоборот, имеет очень малое сопротивление для высокой частоты, защищая источник от высокочастотного и высоковольтного напряжения осциллятора. Разделительный конденсатор Ср защищает осциллятор от напряжения источника питания.

Рекомендации. Типичные ошибки оператора МТР при плазменной резке и способы их избежания

Использование расходных материалов до тех пор, пока они не выйдут из строя

Если посмотреть на ряд деталей одного типа, которые были вырезаны при таком подходе, можно безошибочно определить те детали, на которых сопло или электрод были уже «на подходе».

Использование сильно изношенных сопел и электродов может не только привести к браку при вырезке детали, но и стать причиной дорогостоящего ремонта пламенного резака и даже аппарата плазменной резки, во время которого машина плазменной резки будет простаивать.

Выход из строя сопел и электродов можно легко предупредить по нескольким признакам, которые выдают изношенные расходники. Опытный оператор по звуку резки и цвету пламени дуги (при выгорании циркониевой вставки оно приобретает зеленоватый оттенок), а также по необходимости уменьшать высоту плазмотрона при пробивке, всегда скажет Вам, когда пора менять электрод.

Также, одним из лучших способов оценки состояния деталей резака является качество реза. Если качество реза внезапно начинает ухудшаться, то это повод проверить состояние сопла и электрода. Разумным подходом является ведение журнала со средним временем работы электрода или сопла от замены до замены. Сопло и электрод могут выдерживать разное количество пробивок в зависимости от тока резки, типа и толщины материала.

Например, при резке нержавеющей стали требуется более частая замена расходников.

Однажды определив по такому журналу среднее время жизни электрода для каждого конкретного вида вырезаемых деталей, можно выполнять плановую замену сопел и электродов, не доводя до появления брака в вырезаемых деталях или до поломки пламенного резака.

Слишком частая замена сопел и электродов

Среди использованных сопел и электродов достаточно часто можно встретить такие, которые еще можно использовать при резке.

Излишне частая замена расходников также очень распространена среди операторов металлорежущих станков с ЧПУ, и в особенности, машин плазменной резки.

При замене сопла или электрода оператор должен четко знать, на что обращать внимание. Сопло требует замены в следующих ситуациях:

1. Если сопло имеет деформации снаружи или изнутри.

Это часто бывает при слишком маленькой высоте пробивки и при непрорезе металла. Расплавленный металл попадает на внешнюю поверхность сопла или защитного колпака и деформирует ее.

2. Если выходное отверстие сопла по форме отличается от окружности. При большой высоте пробивки, если движение начинается до прореза металла, то дуга отклоняется от перпендикуляра к листу и проходит через край отверстия сопла.

Чтобы определить, изношен ли электрод, нужно посмотреть на вставку из металла серебристого цвета на торце медного электрода (как правило, используется сплав циркония, гафния или вольфрама). В общем случае, электрод считается работоспособным, если этот металл вообще есть и глубина лунки на его месте не превышает 2 мм для воздушно-плазменной или кислородно-плазменной резки. Для резки плазмой в среде защитного газа (азота или аргона) глубина лунки может достигать 2,2 мм. Завихритель нуждается в замене лишь в том случае, если при тщательном осмотре можно выявить забитые отверстия, трещины, следы вызванные попаданием дуги, или сильный износ.

Завихрители особенно часто заменяются преждевременно. То же самое касается и защитных колпаков которые нуждаются в замене только в случае физического повреждения. Очень часто защитные колпачки могут быть очищены наждачной бумагой и использованы вновь.

Использование неправильных настроек параметров плазменной резки и расходных материалов

Выбор расходников при плазменной резке зависит от вида разрезаемого металла (сталь, медь, латунь, нержавейка и т.д.), от его толщины, выставленного тока дуги на аппарате плазменной резки, плазмообразующего и защитного газов и т.д.

Справочное руководство оператора машины плазменной резки описывает, какие расходные материалы использовать в случае разных режимов процесса резки. Указанные в инструкции оператора режимы, рекомендации относительно настроек плазменной резки следует соблюдать.

Использование расходных материалов (сопел, электродов) несоответствующих текущему режиму плазменной резки обычно приводит к ускоренному выходу расходников из строя и к значительному ухудшению качества пламенного реза.

Очень важно выполнять плазменную резку металла именно с тем током дуги, на который рассчитаны используемые расходные материалы. Например, не стоит резать металл плазмой на 100 амперах, если в плазменном резаке стоит сопло на 40 ампер, и т.д.

Самое высокое качество реза достигается, когда ток на аппарате плазменной резки выставлен на 95% от номинального тока резки, на который рассчитано сопло. Если установлен режим плазменной резки с заниженным током дуги, то рез будет зашлакованный, и на обратной стороне вырезаемых деталей будет значительное количество грата, пламенный рез будет неудовлетворительного качества.

Если установленный на установке плазменной резки ток слишком высок, то срок службы сопла значительно сокращается.

Неправильная сборка плазменного резака

Пламенный резак должен быть собран таким образом, чтобы все его детали плотно прилегали друг к другу, и не было бы впечатления «разболтанности».

Плотность прилегания деталей плазмотрона обеспечивает хороший электрический контакт и нормальную циркуляцию воздуха и охлаждающей жидкости через плазменный резак. Во время замены расходных материалов нужно стараться разбирать плазменный резак на чистой поверхности, чтобы грязь и металлическая пыль, образующиеся при плазменной резке, не загрязнили плазмотрон.

Чистота при сборке/разборке плазменного резака очень важна и, тем не менее, это требование часто не соблюдается.

Невыполнение регулярного планового обслуживания плазмотрона

Плазменный резак может работать в течение многих месяцев, и даже лет без должного обслуживания.

И, тем не менее, газовые каналы и каналы охлаждающей жидкости внутри плазменного резака должны содержаться в чистоте, посадочные места сопел и электродов должны проверяться на предмет загрязнения или повреждений. Грязь, металлическая пыль должны удаляться из плазменного резака. Для чистки плазмотрона следует использовать чистую хлопчатобумажную тряпочку и жидкость для чистки электрических контактов либо перекись водорода.

Резка металла без проверки давления плазмообразующего газа или подачи охлаждающей жидкости в плазморез

Расход и давление плазмообразующего газа и охлаждающей жидкости нужно проверять ежедневно.

Если расход недостаточный, детали резака не будут в должной степени охлаждаться и их срок службы будет снижен. Недостаточный проток охлаждающей жидкости из-за изношенного насоса, забитых фильтров, недостаточного количества охлаждающей жидкости, является распространенной причиной поломок плазменных резаков.

Постоянное давление плазмообразующего газа очень важно для поддержания режущей дуги и для качественного реза. Избыточное давление плазмообразующего газа является распространенной причиной затрудненного поджига плазменной дуги, притом, что все остальные требования к настройкам, параметрам и процессу плазменной резки полностью удовлетворены. Слишком высокое давление плазмообразующего газа является причиной быстрого выхода из строя электродов.

Плазмообразующий газ обязательно должен быть очищен от примесей, т.к. его чистота оказывает сильное влияние на срок службы расходных материалов и плазмотрона в целом. Компрессоры, подающие воздух в аппараты плазменной резки имеют тенденцию к загрязнению воздуха маслами, влагой и мелкими частицами пыли.

Пробивка при малой высоте плазмотрона над металлом

Расстояние между заготовкой и срезом сопла плазмотрона оказывает огромное влияние, как на качество реза, так и на срок службы расходных материалов.

Даже небольшие изменения в высоте плазменного резака над металлом могут значительно повлиять на скосы на кромках вырезаемых деталей. Высота плазменного резака над металлом во время пробивки особенно важна.

Распространенной ошибкой является пробивка при недостаточной высоте плазмотрона над металлом. Это приводит к тому, что расплавленный металл выплескивается из лунки, образованной при пробивке и попадает на сопла и защитные колпачки, разрушая эти детали.

Тем самым существенно ухудшается качество реза. Если пробивка происходит, когда плазменный резак касается металла, то может произойти «втягивание» дуги.

Если дуга «втягивается» в плазмотрон, то электрод, сопло, завихритель, а иногда, и резак целиком — разрушаются.

Рекомендуемая высота пробивки равна 1.5-2 величины толщины разрезаемого плазмой металла. Следует отметить, что при пробивке достаточно толстого металла рекомендуемая высота получается слишком большой, дежурная дуга не достает до поверхности листа металла, следовательно, процесс резки на рекомендуемой высоте начать невозможно. Однако если пробивка будет производиться на высоте, на которой плазморез может зажечь дугу, то брызги расплавленного металла могут попасть на плазмотрон.

Решением этой проблемы может быть применение технологического приема под названием «подпрыжка». При отработке команды на включение резки, плазменная резка включается на небольшой высоте, затем резак поднимается вверх на заданную высоту подпрыжки, на которой брызги металла не достают до резака.

После отработки пробивки резак опускается на высоту врезки и начинается движение по контуру.

Плазменная резка металла на слишком большой либо слишком малой скорости

Несоответствие скорости плазменной резки выбранному режиму существенно сказывается на качестве реза. Если установленная скорость резки слишком низкая, на вырезаемых деталях будет большое количество облоя и разнообразных наплывов металла по всей длине реза на нижней части кромки деталей.

Низкие скорости резки могут стать причиной увеличения ширины реза и большого количества брызг металла на верхней поверхности деталей. Если установлена слишком высокая скорость резки, дуга будет загибаться назад, вызывая деформацию кромок вырезаемой детали, будет узкий рез, и небольшие бусинки грата и облоя в нижней части кромки реза.

Грат образованный при высокой скорости резки тяжело удаляется. При правильно выбранной скорости резки количество грата, облоя и наплывов металла будет минимальным. Поверхность кромки пламенного реза при правильно выбранной скорости должна быть чистой и механическая обработка должна быть минимальной. В начале и конце реза может произойти «отклонение» дуги от перпендикуляра.

Самодельный плазморез из инверторного сварочного аппарата: схема и порядок сборки

Это происходит из-за того, что дуга не успевает за резаком. Отклонение дуги приводит к тому, что она врезается в боковую поверхность сопла, нарушая тем самым его геометрию. Если выполняется врезка с кромки, центр отверстия сопла должен находиться точно на линии кромки детали. Это особенно важно в комбинированных станках, в которых применяется и дыропробивная головка и плазморез.

Отклонение дуги может произойти и когда плазмотрон при включенной резке проходит через край листа, или если линия выхода из контура с резкой (lead out) пересекает старый рез. Необходима точная настройка параметров времени, чтобы уменьшить проявления этого эффекта.

Механическое повреждение или поломка плазменного резака

Столкновения резака с листом, вырезанными деталями или ребрами раскроечного стола могут полностью вывести резак из строя. Столкновений резака с вырезаемыми деталями можно избежать, если в управляющей программе задавать холостые проходы вокруг, а не над вырезанными деталями.

Например, в программе оптимального раскроя ProNest производства MTC-Software присутствует такая возможность, что позволяет свести риск поломки плазмотрона к минимуму и сэкономить значительные средства. Стабилизаторы высоты резака также обеспечивают некоторую защиту от столкновений с металлом. Однако, если используется только лишь датчик высоты резака по напряжению дуги, то в конце реза могут происходить «клевки», т.к. напряжение дуги меняется в результате ее «отклонения» и резак опускается вниз чтобы его компенсировать.

В системах ЧПУ применяется многоуровневая система защиты от столкновения с металлом. Используется как датчик касания, измеряющий сопротивление между антенной вокруг резака и листом, емкостной датчик и датчик напряжения дуги. Это позволяет в полной мере использовать преимущества каждого из типов датчиков. Также, для защиты резака можно применять «ломкие» кронштейны, которые при столкновении сломаются быстрее, чем плазменный резак.

Таким образом, грамотный оператор машины плазменной резки может сэкономить своему предприятию огромные деньги, время и накладные расходы на плазменную резку.

Результатом работы хорошего оператора МТР будет возросшая рентабельность плазменной резки и увеличение прибыли предприятия в целом.

На современном этапе развитии строительной техники наиболее часто применяется алмазная резка и бурение бетона.

Однако не исключаются и другие технологии резки высокопрочных материалов, например, технология плазменной резки бетона.

Эта технология была разработана и запатентована еще в конце 20 века.

Плазморез своими руками из инвертора для плазменной резки металла (7 фото + 2 видео)

А вот оборудование, которое работает по этому принципу только сейчас применять начали.

На чем же базируется принцип плазменной резки? Очень просто. Благодаря воздействию теплоты, вырабатываемой сжатой плазменной дугой, происходит при плавлении даже плотного материала, в том числе и бетона и железобетона. Затем струя горячей плазмы очень стремительно удаляет расплавленную массу.

Именно благодаря приобретению инертными газами электропроводящих свойств, а также их преобразованию в плазму осуществляется плазменная резка бетона.

Ведь плазма - это не что иное, как нагретый до сверхвысоких температур ионизированный газ, образуемый при подключении инструмента к конкретному источнику электроэнергии.

Плазмотрон - особое техническое устройство, генерирует плазму, сжимает электрическую дугу и вдувает в нее плазмогенерирующий газ.

Надо отметить, что эта технология приобретает все большую популярность среди специалистов в промышленной обработке материалов.

Отличие плазменной резки бетона от копьевой кислородной резки заключается в том, что в процессе резания материал очень интенсивно плавиться и из прорезанной борозды интенсивно выноситься.

В процессе обработке температура достигает 6000°С.

Увеличивает нагрев порошковое копье, используемое в плазменной резке, до 10000 - 25000°.

Специалистами в работе оборудования используется две различные технологии резки бетона: резка плазменной струей и технология плазменно-дуговой резки.

Чем же они отличаются?

Тем, что разрезающая дуга загорается при способе резки плазменной струей между электродом и образующим наконечником установки, а вот объект воздействия находится при этом вне электроцепи.

Из плазмотрона поступает высокоскоростная плазменная струя и именно ее мощная тепловая энергия режет железобетон, а также другие высокопрочные материалы.

При способе плазменно-дуговой резки плазменная дуга возгорается между неплавящимся электродом и плоскостью разрезаемого материала. Процесс разрезания происходит благодаря действию нескольких составляющих: энергии приэлектродного дугового пятна, а также столба плазмы и факела, вырывающегося из него.

Плазменно-дуговая резка считается у практиков наиболее эффективным и часто используется в обработке металла.

Технология резки плазменной струей в основном применяется с целью обработки не обладающих электропроводностью материалов.

Плазменная резка своими руками — технология работы

Меры безопасности при работе с плазменной лампой

Плазменная резка связана с рядом опасностей: электрический ток, высокая температура плазмы, горячие металлы и ультрафиолетовое излучение.

Меры безопасности при работе с плазменной резкой:

Подготовка машины для резки воздуха и плазмы для работы

Как соединить все элементы устройства для резки воздуха и плазмы, подробно описано в инструкциях к устройству, поэтому немедленно приступайте к дополнительным оттенкам:

• Устройство должно быть установлено таким образом, чтобы воздух был доступен.

  Охлаждение корпуса плазменной резки позволяет работать дольше без прерывания и реже отключать охлаждающее устройство. Место должно быть таким, чтобы на устройстве не было капель расплавленного металла.

• Воздушный компрессор соединен с плазменной горелкой через сепаратор влаго-масло. Это очень важно, потому что вода, попавшая в плазмотронную камеру или масляные капельки, может привести к разрушению всей плазмы или даже ее взрыву. Давление воздуха, передаваемое на плазмотрон, должно соответствовать параметрам устройства.

  Если давления недостаточно, плазменная дуга будет неустойчивой и часто гаснет. Если давление чрезмерно, некоторые элементы плазменной лампы могут стать бесполезными.

• Если на обрабатываемую деталь наносят ржавчину, маску или масло, ее следует лучше очистить и удалить. Хотя воздушная резка является плазмой и позволяет вырезать коричневые части, лучше забыть, что токсичные пары выделяются при нагревании ржавчины.

  Если планируется резать резервуары, в которых хранятся легковоспламеняющиеся материалы, их следует тщательно очистить.

• Если вы хотите, чтобы срез был гладким, параллельным, без окалины и язв, следует выбрать правильную скорость потока и скорости резания.

  В следующих таблицах приведены оптимальные параметры резания для разных металлов различной толщины.

Таблица 2. Мощность и скорость резания с плазменным плазменным устройством для пустых частей различных металлов.

Параметры плазменной резки воздуха

В первый раз, когда вы выбираете скорость горелки, это будет сложно, вам нужен опыт.

Таким образом, этот принцип может быть изначально управляться: необходимо управлять плазменной горелкой, чтобы искры были видны с задней части заготовки. Если искры не видны, заготовка не режется. Также обратите внимание, что слишком медленное управление ножом отрицательно влияет на качество разреза, на нем есть габариты и кора, а подмышка также может быть нестабильной для горения и даже выходить наружу.

Плазменная резка

Теперь вы можете продолжить процесс резания.

Перед воспламенением электрической дуги плазматрон должен быть барботирован воздухом для удаления случайной конденсации и посторонних частиц.

Для этого нажмите и отпустите кнопку зажигания. Таким образом, устройство переходит в метод очистки. Примерно через 30 секунд вы можете нажать и удерживать кнопку зажигания.

Как уже описано в принципе работы плазменной лампы, между электродом и кончиком сопла загорается вспомогательная (пилотная, пилотная) дуга. Как правило, он не горит более 2 секунд. Поэтому за это время необходимо осветить рабочую (режущую) дугу. Метод зависит от типа плазменной лампы.

Если плазменная вспышка работает прямо, необходимо выполнить короткое замыкание: после формирования длины поворота необходимо нажать кнопку зажигания — подача воздуха прекратится, и контакт закроется.

Затем воздушный клапан автоматически открывается, поток воздуха вытекает из клапана, ионизируется, увеличивает размер и истощает искру из сопла плазменной лампы. Поэтому загорается рабочая дуга между электродом и металлом детали.

Важно! Контактное зажигание дуги не означает, что плазматрон следует наносить или наложить на заготовку.

Зажигание плазменного пламени

Как только загорится индикатор, свет погаснет.

Если рабочая дуга не может быть впервые включена, вы должны отпустить кнопку зажигания и снова нажать ее — начинается новый цикл.

Особенности производства плазменной лампы с собственными руками от преобразователя: схема, рабочие ступени, оборудование

Существует несколько причин, по которым рабочая дуга не может быть освещена: недостаточное давление воздуха, недостаточная сборка плазменной лампы или другие повреждения.

Существуют также случаи, когда режущий диск выключен.

Причина, скорее всего, будет носить электрод или игнорировать расстояние между плазменным топливом и поверхностью заготовки.

Расстояние между лампой и металлом

Узнать больше:

Резка металла плазменной резкой с дистанционным отключением

Ручная пневматическая плазменная резка связана с проблемой наблюдения расстояния между горелкой / соплом и поверхностью металла.

При работе с рукой это довольно сложно, так как дыхание выходит из-под контроля, и вырезание оказывается неравномерным. Оптимальное расстояние между соплом и заготовкой составляет 1,6-3 мм, для наблюдения используются специальные распорки, поскольку сама плазма не может прижиматься к поверхности заготовки.

Лестницы расположены в верхней части насадки, затем плазматрон, установленный на заготовке, и разрезание.

Имейте в виду, что плазменная лампа должна быть жестко перпендикулярна заготовке. Допустимые отклонения от 10 до 50 °. Если заготовка слишком тонкая, резак можно держать в маленьком углу, что предотвратит сильные деформации тонкого металла.

Плавленный металл не должен падать в сопло.

Работать с плазменной резкой своими руками можно самостоятельно освоить, но важно помнить о мерах безопасности, но также, что сопло и электрод являются расходными материалами, которые требуют своевременной замены.

Связанные статьи

Вы можете быть заинтересованы

Резка листового металла плазмой обычно применяется на крупных производствах для изготовления сложных по конфигурации деталей. Резать на промышленных станках можно любые металлы - сталь обычную и нержавеющую, алюминий, медь, латунь, сверхтвердые сплавы. Плазморез своими руками сделать тоже можно, причем вполне работоспособную конструкцию, правда с несколько ограниченными возможностями.

Для крупносерийного производства она будет непригодна, но вырезать несколько деталей в слесарной мастерской, металлообрабатывающем цехе или в домашних условиях, в гараже, например, всегда получится. При этом по сложности конфигурации и твердости обрабатываемого металла ограничений практически нет. Ограничения касаются толщины металла, размеров листа и скорости резания.

Проще всего построить плазменный аппарат для резки на базе инверторного сварочного аппарата. Плазморез своими руками из инвертора отличается относительно простой конструкцией, работоспособностью, доступностью основных узлов и деталей. Которые нет возможности купить, можно сделать самостоятельно в условиях мастерской средней оснащенности оборудованием.

Самодельный аппарат плазменной резки не оборудуется ЧПУ - в этом его недостаток и преимущество. Недостаток состоит в том, что сложно изготовить две абсолютно точные детали при управлении вручную. Даже мелкие серии заготовок будут в чем-то отличаться.

Преимущество же состоит в том, что один из самых дорогостоящих узлов не придется покупать. Сделать его под силу не каждому инженеру высшей квалификации, а собирать из готовых узлов - то же, что покупать новое устройство. Для мобильного резака ЧПУ не нужно, в силу других задач, которые он выполняет.

Главными составными частями самодельного плазмореза являются:

• источник постоянного тока;
• плазмотрон;
• осциллятор
• компрессор или баллон со сжатым газом;
• шланги подключения;
• кабеля питания.

Как видно, ничего особо сложного в состав аппарата не входит. Но сложности начинаются при ближайшем рассмотрении характеристик того или иного узла.

Источник тока

Особенности плазменной резки требуют, чтобы сила тока находилась по меньшей мере на уровне сварочного аппарата средней мощности. Такой ток вырабатывается обычным сварочным трансформатором и инверторным аппаратом. В первом случае установка получится условно мобильной - большой вес и габариты трансформатора затруднит ее перемещение. В сочетании с баллоном для сжатого газа или компрессором система получится довольно громоздкой.

Кроме того, трансформаторы отличаются невысоким КПД, что приведет к повышенному расходу электроэнергии при резке металла. Схема с использованием инвертора несколько проще и удобнее в эксплуатации, как и выгоднее по затратам энергии. Из сварочного инвертора получится довольно компактный плазморез, который без труда справиться с резкой металла толщиной до 25-30 мм. Именно для таких толщин применяются и промышленные установки. на трансформаторе сможет обрабатывать более толстые заготовки, но это требуется реже. Все преимущества плазменной резки проявляются именно на тонких и сверхтонких листах. Это:

• точность линии;
• гладкость кромок;
• отсутствие брызг металла;
• нет перегретых зон вблизи места взаимодействия дуги и металла.

Самодельный плазморез собирается на базе любого инверторного аппарата для сварки. Количество режимов работы не имеет значения - нужен только постоянный ток силой более 30А.

Плазмотрон

Второй по важности элемент плазмореза. Рассмотрим коротко принцип его работы. Плазменный резак состоит из двух электродов, один из которых, основной, сделан из тугоплавкого металла, вторым является сопло. Обычно его делают из меди. Катодом служит основной электрод, анодом сопло, а при работе - обрабатываемая токопроводящая деталь.

В данном случае мы рассматриваем плазмотрон прямого действия для резки металлов. Дуга возникает между резаком и обрабатываемой деталью. Существуют еще плазмотроны косвенного действия, которые режут плазменной струей, но о них будет сказано ниже. Плазморез из инвертора рассчитан на прямое действие.

Кроме электрода и сопла, которые являются расходными материалами и могут заменяться по мере износа, в корпусе плазмотрона есть изолятор, разделяющий катодный и анодный узлы и небольшая камера, в которой подаваемый газ завихрятся. В сопле конической или полусферической сделано тонкое отверстие, сквозь которое вырывается раскаленный до температуры 5000-3000 0 С газ.

Подается в камеру газ из баллона или от компрессора по шлангу, совмещенному с кабелями питания, которые образуют шлангово-кабельный пакет. Они соединены в одном изоляционном рукаве, или соединены в виде жгута. Газ поступает в камеру через прямой патрубок, расположенный сверху или сбоку вихревой камеры, которая нужна, чтобы рабочая среда перемещалась только в одну сторону.

Как работает плазмотрон

Газ, поступая под давлением в пространство между соплом (анодом) и электродом (катодом) спокойно проходит в рабочее отверстие и уходит в атмосферу. При включении осциллятора, устройства вырабатывающего импульсный высокочастотный ток, между электродами возникает дуга, которая называется предварительной и нагревает газ, находящийся в ограниченном пространстве камеры сгорания. Температура нагрева столь высока, что он переходит в другой вид физического состояния - плазму.

Этот вид материального состояния отличается тем, что практически все атомы ионизированы, то есть электрически заряженные. Кроме того, давление в камере резко возрастает и газ вырывается наружу в виде раскаленной струи. При поднесении плазмотрона к детали, возникает вторая дуга, более мощная. Если сила тока от осциллятора равна 30-60 А, то рабочая дуга возникает при 180-200 А.

Эта дуга дополнительно разогревает газ, которые разгоняется под действием электрических сил до чрезвычайно высокой скорости - до 1500 м/с. Комбинированное действие высокой температуры плазмы и скорости движения разрезает металл по очень тонкой линии. Толщина разреза зависит от свойств сопла.

По-другому работает плазмотрон косвенного действия, в нем в качестве основного анода выступает сопло. Из резака вырывается не дуга, а поток плазмы - струя, которая и режет не токопроводящие вещества. Оборудование-самоделка с такими плазмотронами работает очень редко.

Из–за сложности и тончайших настроек изготовить его практически невозможно самостоятельно, несмотря на простые чертежи, которые есть в интернете. Он работает под высокими давлениями и температурами и становится попросту опасным, если что-то сделать не так. Плазморез по чертежам своими руками можно собрать из готовых деталей, которые продаются в магазинах сварочного оборудования. Но, как и большинство машин и механизмов, сборка из комплектующих стоит дороже, чем готовый резак в сборе.

Осциллятор

Это своеобразный стартер, служащий для запуска предварительной дуги. Для разбирающихся в электронике схема его несложна. Функциональная схема выглядит так:

А электрическая примерно так (один из вариантов):

Как выглядит и работает самодельный осциллятор видно на видео. Если сборкой электросхем и поиском деталей нет времени заниматься, воспользуйтесь осцилляторами заводского изготовления, например ВСД-02. Его характеристики лучше всего подходят для работы с инвертором. Подсоединяется питания плазмотрона параллельно или последовательно, в зависимости от требований инструкции конкретного прибора.

Рабочий газ

Перед тем, как сделать плазморез, следует очертить предварительную сферу его применения. Если вы собираетесь работать только с черными металлами, то обойтись можно только компрессором. Для меди, титана и латуни потребуется азот, а происходит в смеси азота с водородом. Высоколегированные стали режутся в аргоновой атмосфере. В этом случае аппарат рассчитывается еще и под сжатый газ.

Сборка устройства

Ввиду достаточной сложности и многочисленности компонентов аппарата плазменной резки, его трудно разместить в переносном корпусе или ящике. Лучше всего использовать складскую тележку для перевозки товаров. На ней можно компактно расположить инвертор, баллоны или компрессор, кабельно-шланговую группу. В пределах цеха или мастерской перемещать их очень легко. Если потребуется выезд на другой объект, то все можно загрузить в прицеп легкового автомобиля.

Плазменные резаки активно используются в мастерских и предприятиях, связанных с цветными металлами. Большинство небольших предприятий применяют в работе плазменный резак, изготовленный своими руками.

Хорошо себя показывает при разрезе цветных металлов, поскольку позволяет локально прогревать изделия и не деформировать их. Самостоятельное производство резаков обусловлено высокой стоимостью профессионального оборудования.

В процессе изготовления подобного инструмента используются комплектующие от других электроприборов.

Инвертор используется для выполнения работ как в домашних, так и в промышленных условиях. Существует несколько видов плазморезов для работы с различными типами металлов.

Различают:

1. Плазморезы, работающие в среде инертных газов, например, аргона, гелия или азота.
2. Инструменты, работающие в среде окислителей, например, кислорода.
3. Аппаратура, предназначенная для работы со смешанными атмосферами.
4. Резаки, работающие в газожидкостных стабилизаторах.
5. Устройства, работающие с водной или магнитной стабилизацией. Это самый редкий вид резаков, который практически невозможно найти в свободной продаже.

Или плазматрон – это основная часть плазменной резки, отвечающая за непосредственную нарезку металла.

Плазменный резак в разборе.

Большинство инверторных плазменных резаков состоят из:

• форсунки;
• электрода;
• защитного колпачка;
• сопла;
• шланга;
• головки резака;
• ручки;
• роликового упора.

Принцип действия простого полуавтоматического плазмореза состоит в следующем: рабочий газ вокруг плазмотрона прогревается до очень высоких температур, при которых происходит возникновение плазмы, проводящей электричество.

Затем, ток, идущий через ионизированный газ, разрезает металл путем локального плавления. После этого струя плазмы снимает остатки расплавленного металла и получается аккуратный срез.

По виду воздействия на металл различают такие виды плазматронов:

1. Аппараты косвенного действия.
   Данный вид плазматронов не пропускает через себя ток и пригоден лишь в одном случае – для резки неметаллических изделий.
2. Плазменная резка прямого действия.
   Применяется для разрезки металлов путем образования плазменной струи.

Делаем плазменный резак своими руками

Плазменная резка своими руками может быть изготовлена в домашних условиях. Неподъемная стоимость на профессиональное оборудование и ограниченное количество представленных на рынке моделей вынуждают умельцев собирать плазморез из сварочного инвертора своими руками.

Самодельный плазморез можно выполнить при условии наличия всех необходимых компонентов.

Перед тем как сделать плазморежущую установку, необходимо подготовить следующие комплектующие:

1. Компрессор.
   Деталь необходима для подачи воздушного потока под давлением.
2. Плазмотрон.
   Изделие используется при непосредственной резке металла.
3. Электроды.
   Применяются для розжига дуги и создания плазмы.
4. Изолятор.
   Предохраняет электроды от перегрева при выполнении плазменной резки металла.
5. Сопло.
   Деталь, размер которой определяет возможности всего плазмореза, собранного своими руками из инвертора.
6. Сварочный инвертор.
   Источник постоянного тока для установки. Может быть заменен сварочным трансформатором.

Источник питания устройства может быть либо трансформаторным, либо инверторным.

Схема работы плазменного резака.

Трансформаторные источники постоянного тока характеризуются следующими недостатками:

• высокое потребление электрической энергии;
• большие габариты;
• труднодоступность.

К преимуществам такого источника питания можно отнести:

• низкую чувствительность к перепадам напряжения;
• большую мощность;
• высокую надежность.

Инверторы, в качестве блока питания плазмореза можно использовать, если необходимо:

• сконструировать небольшой аппарат;
• собрать качественный плазморез с высоким коэффициентом полезного действия и стабильной дугой.

Благодаря доступности и легкости инверторного блока питания плазморезы на его основе могут быть сконструированы в домашних условиях. К недостаткам инвертора можно отнести лишь сравнительно малую мощность струи. Из-за этого толщина металлической заготовки, разрезаемой инверторным плазморезом, серьезно ограничена.

Одной из главнейших частей плазмореза является ручной резак.

Сборка данного элемента аппаратуры для резки металла осуществляется из таких компонентов:

• рукоять с пропилами для прокладки проводов;
• кнопка запуска горелки на основе газовой плазмы;
• электроды;
• система завихрения потоков;
• наконечник, защищающий оператора от брызг расплавленного металла;
• пружина для обеспечения необходимого расстояния между соплом и металлом;
• насадки для снятия окалин и нагара.

Резка металла различной толщины осуществляется путем смены сопел в плазмотроне. В большинстве конструкций плазмотрона, сопла закрепляются специальной гайкой, с диаметром, позволяющим пропустить конусный наконечник и зажать широкую часть элемента.

После сопла располагаются электроды и изоляция. Для получения возможности усиления дуги при необходимости в конструкцию плазматрона включают завихритель воздушных потоков.

Сделанные своими руками плазморезы на основе инверторного источника питания являются достаточно мобильными. Благодаря малым габаритам такую аппаратуру можно использовать даже в самых труднодоступных местах.

Чертежи

В глобальной сети интернет имеется множество различных чертежей плазменного резака. Проще всего изготовить плазморез в домашних условиях, используя инверторный источник постоянного тока.

Электрическая схема плазмореза.

Наиболее ходовой технический чертеж резака на основе плазменной дуги включает следующие компоненты:

1. Электрод.
   На данный элемент подается напряжение от источника питания для осуществления ионизации окружающего газа. Как правило, в качестве электрода используются тугоплавкие металлы, образующие прочный окисел. В большинстве случаев конструкторы сварочных аппаратов используют гафний, цирконий или титан. Лучшим выбором материала электрода для домашнего использования является гафний.
2. Сопло.
   Компонент автоматического плазменный сварочного аппарата формирует струю из ионизированного газа и пропускает воздух, охлаждающий электрод.
3. Охладитель.
   Элемент используется для отвода тепла от сопла, поскольку при работе температура плазмы может достигать 30 000 градусов Цельсия.

Большинство схем аппарата плазменной резки подразумевают такой алгоритм работы резака на основе струи ионизированного газа:

1. Первое нажатие на кнопку пуск включает реле, подающее питание на блок управления аппаратом.
2. Второе реле подает ток на инвертор и подключает электрический клапан продувки горелки.
3. Мощный поток воздуха попадает в камеру горелки и очищает ее.
4. Через определенный промежуток времени, задаваемый резисторами, срабатывает третье реле и подает питание на электроды установки.
5. Запускается осциллятор, благодаря которому производится ионизация рабочего газа, находящегося между катодом и анодом. На данном этапе возникает дежурная дуга.
6. При поднесении дуги к металлической детали зажигается дуга между плазмотроном и поверхностью, называющаяся рабочей.
7. Отключение подачи тока для розжига дуги при помощи специального геркона.
8. Проведение резальных или сварочных работ. В случае пропажи дуги, реле геркона вновь включает ток и разжигает дежурную струю плазмы.
9. При завершении работ после отключения дуги, четвертое реле запускает компрессор, воздух которого охлаждает сопло и удаляет остатки сгоревшего металла.

Наиболее удачными считаются схемы плазмореза модели АПР-91.

Что нам понадобится?

Чертеж плазменного резака.

Для создания аппарата плазменной сварки необходимо обзавестись:

• источником постоянного тока;
• плазмотроном.

В состав последнего входят:

• сопло;
• электроды;
• изолятор;
• компрессор мощностью 2-2.5 атмосферы.

Большинство современных мастеров изготавливают плазменную сварку, подключаемую к инверторному блоку питания. Сконструированный при помощи данных компонентов плазмотрон для ручной воздушной резки работает следующим образом: нажатие на управляющую кнопку зажигает электрическую дугу между соплом и электродом.

После завершения работы, после нажатия на кнопку выключения, компрессор подает струю воздуха и сбивает остатки металла с электродов.

Сборка инвертора

В случае, если фабричного инвертора нет в наличии, можно собрать самодельный.

Инверторы для резаков на основе газовой плазмы, как правило, имеют в строении такие комплектующие:

• блок питания;
• драйвера силовых ключей;
• силовой блок.

Плазменная горелка в разрезе.

Для плазморезов или сварочного оборудования не может обойтись без необходимых инструментов в виде:

• набора отверток;
• паяльника;
• ножа;
• ножовки по металлу;
• крепежных элементов резьбового типа;
• медных проводов;
• текстолита;
• слюды.

Блок питания для плазменной резки собирается на базе ферритового сердечника и должен иметь четыре обмотки:

• первичную, состоящую из 100 витков проволоки, толщиной 0.3 миллиметра;
• первая вторичная из 15 витков кабеля с толщиной 1 миллиметр;
• вторая вторичная из 15 витков проволоки 0.2 миллиметра;
• третья вторичная из 20 витков 0.3 миллиметровой проволоки.

Обратите внимание! Для минимизации негативных последствий от перепадов напряжения в электрической сети, намотку следует проводить по всей ширине деревянного основания.

Силовой блок самодельного инвертора должен состоять из специального трансформатора. Для создания данного элемента следует подобрать два сердечника и намотать на них медную проволоку толщиной 0.25 миллиметров.

Отдельного упоминания стоит система охлаждения, без которой инверторный блок питания плазмотрона может быстро выйти из строя.

Чертеж технологии плазменной резки.

При работе на аппарате для достижения наилучших результатов нужно соблюдать рекомендации:

• регулярно проверять правильность направления струи газовой плазмы;
• проверять правильность выбора аппаратуры в соответствии с толщиной металлического изделия;
• следить за состоянием расходных деталей плазмотрона;
• следить за соблюдением расстояния между плазменной струей и обрабатываемым изделием;
• всегда проверять используемую скорость резки, чтобы избежать возникновения окалин;
• время от времени диагностировать состояние системы подвода рабочего газа;
• исключить вибрацию электрического плазмотрона;
• поддерживать чистоту и аккуратность на рабочем месте.

Заключение

Аппаратура для плазменной резки – это незаменимый инструмент для аккуратной нарезки металлических изделий. Благодаря продуманной конструкции плазмотроны обеспечивают быстрый, ровный и качественный порез металлических листов без необходимости последующей обработки поверхностей.

Большинство рукоделов из небольших мастерских предпочитают своими руками собирать мини резаки для работы с не толстым металлом. Как правило, самостоятельно сделанный плазморез по характеристикам и качеству работы не отличается от заводских моделей.

Плазменная резка широко используется в различных отраслях промышленности: машиностроении, судостроении, изготовлении рекламы, коммунальной сфере, изготовлении металлоконструкций и в других отраслях. К тому же, в частной мастерской плазморез тоже может пригодиться. Ведь с помощью него можно быстро и качественно разрезать любой токопроводящий материал, а также некоторые нетокопроводящие материалы - пластик, камень и дерево. Разрезать трубы, листовой металл, выполнить фигурный рез или изготовить деталь можно просто, быстро и удобно с помощью технологии плазменной резки. Рез выполняется высокотемпературной плазменной дугой, для создания которой нужен лишь источник тока, резак и воздух. Чтобы работа с плазморезом давалась легко, а рез получался красивым и ровным, не мешает узнать принцип работы плазмореза, который даст базовое понятие, как можно управлять процессом резки.

Аппарат под названием «плазморез» состоит из нескольких элементов: источника питания , плазменного резака/плазмотрона , воздушного компрессора и кабель-шлангового пакета.

Источник питания для плазмореза подает на плазмотрон определенную силу тока. Может представлять собой трансформатор или инвертор.

Трансформаторы более увесисты, потребляют больше энергии, но зато менее чувствительны к перепадам напряжения, и с помощью них можно разрезать заготовки большей толщины.

Инверторы легче, дешевле, экономнее в плане энергопотребления, но при этом позволяют разрезать заготовки меньшей толщины. Поэтому их используют на маленьких производствах и в частных мастерских. Также КПД инверторных плазморезов на 30 % больше, чем у трансформаторных, у них стабильнее горит дуга. Пригождаются они и для работы в труднодоступных местах.

Плазмотрон или как его еще называют «плазменный резак» является главным элементом плазмореза. В некоторых источниках можно встретить упоминание плазмотрона в таком контексте, что можно подумать будто «плазмотрон» и «плазморез» идентичные понятия. На самом деле это не так: плазмотрон - это непосредственно резак, с помощью которого разрезается заготовка.

Основными элементами плазменного резака/плазмотрона являются сопло , электрод , охладитель/изолятор между ними и канал для подачи сжатого воздуха.

Схема плазмореза наглядно демонстрирует расположение всех элементов плазмореза.

Внутри корпуса плазмотрона находится электрод , который служит для возбуждения электрической дуги. Он может быть изготовлен из гафния, циркония, бериллия или тория. Эти металлы приемлемы для воздушно-плазменной резки потому, что в процессе работы на их поверхности образуются тугоплавкие оксиды, препятствующие разрушению электрода. Тем не менее, используют не все эти металлы, потому что оксиды некоторых из них могут нанести вред здоровью оператора. Например, оксид тория - токсичен, а оксид бериллия - радиоактивен. Поэтому самым распространенным металлом для изготовления электродов плазмотрона является гафний. Реже - другие металлы.

Сопло плазмотрона обжимает и формирует плазменную струю, которая вырывается из выходного канала и разрезает заготовку. От размера сопла зависят возможности и характеристики плазмореза, а также технология работы с ним. Зависимость такая: от диаметра сопла зависит, какой объем воздуха может через него пройти за единицу времени, а от объема воздуха зависят ширина реза, скорость охлаждения и скорость работы плазмотрона. Чаще всего сопло плазмотрона имеет диаметр 3 мм. Длина сопла тоже важный параметр: чем длиннее сопло, тем аккуратнее и качественнее рез. Но с этим надо быть поаккуратнее. Слишком длинное сопло быстрее разрушается.

Компрессор для плазмореза необходим для подачи воздуха. Технология плазменной резки подразумевает использование газов: плазмообразующих и защитных. В аппаратах плазменной резки, рассчитанных на силу тока до 200 А, используется только сжатый воздух, и для создания плазмы, и для охлаждения. Такого аппарата достаточно для разрезания заготовок 50 мм толщиной. Промышленный станок плазменной резки использует другие газы - гелий, аргон, кислород, водород, азот, а также их смеси.

Кабель-шланговый пакет соединяет источник питания, компрессор и плазмотрон. По электрическому кабелю подается ток от трансформатора или инвертора для возбуждения электрической дуги, а по шлангу идет сжатый воздух, который необходим для образования плазмы внутри плазмотрона. Более детально, что именно происходит в плазмотроне, расскажем ниже.

Как только нажимается кнопка розжига, источник питания (трансформатор или инвертор) начинает подавать на плазмотрон токи высокой частоты. В результате внутри плазмотрона возникает дежурная электрическая дуга, температура которой 6000 - 8000 °С. Дежурная дуга зажигается между электродом и наконечником сопла по той причине, что образование дуги между электродом и обрабатываемой заготовкой сразу - затруднительно. Столб дежурной дуги заполняет весь канал.

После возникновения дежурной дуги в камеру начинает поступать сжатый воздух. Он вырывается из патрубка, проходит через электрическую дугу, вследствие чего нагревается и увеличивается в объеме в 50 - 100 раз. Помимо этого воздух ионизируется и перестает быть диэлектриком, приобретая токопроводящие свойства.

Суженное к низу сопло плазмотрона обжимает воздух, формирует из него поток, который со скоростью 2 - 3 м/с вырывается из сопла. Температура воздуха в этот момент может достигать 25000 - 30000 °С. Именно этот высокотемпературный ионизированный воздух и является в данном случае плазмой. Ее электропроводимость примерно равна электропроводимости металла, который обрабатывается.

В тот момент, когда плазма вырывается из сопла и соприкасается с поверхностью обрабатываемого металла, зажигается режущая дуга, а дежурная дуга гаснет. Режущая/рабочая дуга разогревает обрабатываемую заготовку в месте реза - локально. Металл плавится, появляется рез. На поверхности разрезаемого металла появляются частички расплавленного только что металла, которые сдуваются с нее потоком воздуха, вырывающегося из сопла. Это самая простая технология плазменной резки металла.

Катодное пятно плазменной дуги должно располагаться строго по центру электрода/катода. Чтобы это обеспечить, используется так называемая вихревая или тангенциальная подача сжатого воздуха. Если вихревая подача нарушена, то катодное пятно смещается относительно центра электрода вместе с плазменной дугой. Это может привести к неприятным последствиям: плазменная дуга будет гореть нестабильно, может образовываться две дуги одновременно, а в худшем случае - плазмотрон может выйти из строя.

Если увеличить расход воздуха, то скорость плазменного потока увеличится, также увеличится и скорость резки. Если же увеличить диаметр сопла, то скорость уменьшится и увеличится ширина реза. Скорость плазменного потока примерно равна 800 м/с при токе 250 А.

Скорость реза - тоже важный параметр. Чем она больше, тем тоньше рез. Если скорость маленькая, то ширина реза увеличивается. Если увеличивается сила тока, происходит то же самое - ширина реза увеличивается. Все эти тонкости относятся уже непосредственно к технологии работы с плазморезом.

Параметры плазмореза

Все аппараты плазменной резки можно разделить на две категории: ручные плазморезы и аппараты машинной резки.

Ручные плазморезы используются в быту, на маленьких производствах и в частных мастерских для изготовления и обработки деталей. Основная их особенность в том, что плазмотрон держит в руках оператор, он ведет резак по линии будущего реза, держа его на весу. В итоге рез получается хоть и ровным, но не идеальным. Да и производительность такой технологии маленькая. Чтобы рез получился более ровным, без наплывов и окалины, для ведения плазмотрона используется специальный упор, который одевается на сопло. Упор прижимается к поверхности обрабатываемой заготовки и остается только вести резак, не переживая за то, соблюдается ли необходимое расстояние между заготовкой и соплом.

На ручной плазморез цена зависит от его характеристик: максимальной силы тока, толщины обрабатываемой заготовки и универсальности. Например, существуют модели, которые можно использовать не только для резки металлов, но и для сварки. Их можно отличить по маркировке:

• CUT - разрезание;
• TIG - аргонодуговая сварка;
• MMA - дуговая сварка штучным электродом.

Например, плазморез FoxWeld Plasma 43 Multi совмещает все перечисленные функции. Его стоимость 530 - 550 у.е. Характеристики, касающиеся плазменной резки: сила тока - 60 А, толщина заготовки - до 11 мм.

Кстати, сила тока и толщина заготовки - основные параметры, по которым подбирается плазморез. И они взаимосвязаны.

Чем больше сила тока, тем сильнее плазменная дуга, которая быстрее расплавляет металл. Выбирая плазморез для конкретных нужд, необходимо точно знать, какой металл придется обрабатывать и какой толщины. В приведенной ниже таблице указано, какая сила тока нужна для разрезания 1 мм металла. Обратите внимание, что для обработки цветных металлов требуется большая сила тока. Учтите это, когда будете смотреть на характеристики плазмореза в магазине, на аппарате указана толщина заготовки из черного металла. Если вы планируете резать медь или другой цветной металл, лучше рассчитайте необходимую силу тока самостоятельно.

Например, если требуется разрезать медь толщиной 2 мм, то необходимо 6 А умножить на 2 мм, получим плазморез с силой тока 12 А. Если требуется разрезать сталь толщиной 2 мм, то умножаем 4 А на 2 мм, получаем силу тока 8 А. Только берите аппарат плазменной резки с запасом, так как указанные характеристики являются максимальными, а не номинальными. На них можно работать только непродолжительное время.

Станок с ЧПУ плазменной резки используется на производственных предприятиях для изготовления деталей или обработки заготовок. ЧПУ означает числовое программное управление. Станок работает по заданной программе с минимальным участием оператора, что максимально исключает человеческий фактор на производстве и увеличивает производительность в разы. Качество реза машинным аппаратом идеально, не требуется дополнительная обработка кромок. А самое главное - фигурные резы и исключительная точность. Достаточно ввести в программу схему реза и аппарат может выполнить любую замысловатую фигуру с идеальной точностью. На станок плазменной резки цена значительно выше, чем на ручной плазморез. Во-первых, используется большой трансформатор. Во-вторых, специальный стол, портал и направляющие. В зависимости от сложности и размеров аппарата цена может быть от 3000 у.е. до 20000 у.е.

Аппараты машинной плазменной резки используют для охлаждения воду, поэтому могут работать всю смену без перерыва. Так называемый ПВ (продолжительность включения) равен 100 %. Хотя у ручных аппаратов он может быть и 40 %, что означает следующее: 4 минуты плазморез работает, а 6 минут ему необходимо для того, чтобы остыть.

Наиболее разумно будет приобрести плазморез готовый, заводского исполнения. В таких аппаратах все учтено, отрегулировано и работает максимально идеально. Но некоторые умельцы «Кулибины» умудряются смастерить плазморез своими руками. Результаты получаются не очень удовлетворительными, так как качество реза хромает. В качестве примера приведем урезанный вариант, как можно сделать плазморез самостоятельно. Сразу оговоримся, что схема далека от идеала и лишь дает общее понятие процесса.

Итак, трансформатор для плазмореза должен быть с падающей ВАХ.

Пример на фото: первичная обмотка - снизу, вторичная - сверху. Напряжение - 260 В. Сечение обмотки - 45 мм2, каждая шина 6 мм2. Если установить силу тока на 40 А напряжение падает до 100 В. У дросселя также сечение 40 мм2, наматывался той же шиной, всего около 250 витков.

Для работы нужен воздушный компрессор, естественно, заводского исполнения. В данном случае использовался агрегат производительностью 350 л/мин.

Самодельный плазморез - схема работы .

Плазмотрон лучше приобрести заводской, он обойдется примерно в 150 - 200 у.е. В данном примере плазмотрон изготавливался самостоятельно: медное сопло (5 у.е.) и гафниевый электрод (3 у.е.), остальное «кустарщина». За счет чего расходники быстро вышли из строя.

Схема работает так: на резаке находится кнопка пуск, при ее нажатии реле (р1) подает на блок управления напряжение, реле (р2) подает напряжение на трансформатор, затем пускает воздух для продувки плазмотрона. Воздух осушает камеру плазмотрона от возможного конденсата и выдувает все лишнее, на это у него есть 2 - 3 секунды. Именно с такой задержкой срабатывает реле (р3), которое подает питание на электрод для поджига дуги. Затем включается осциллятор, который ионизирует пространство между электродом и соплом, как результат загорается дежурная дуга. Далее плазмотрон подносится к изделию и загорается режущая/рабочая дуга между электродом и заготовкой. Реле геркона отключает сопло и поджиг. Согласно данной схеме, если режущая дуга внезапно погаснет, например, если сопло попало в отверстие в металле, то реле геркона снова подключит поджиг и спустя несколько секунд (2 - 3) загорится дежурная дуга, а затем режущая. Все это при условии, что кнопка «пуск» не отпускается. Реле (р4) пускает воздух в сопло с задержкой, после того, как отпустили кнопку «пуск» и режущая дуга погасла. Все эти предосторожности необходимы для того, чтобы продлить ресурс сопла и электрода.

Самостоятельное изготовление плазмореза в «домашних» условиях дает возможность изрядно сэкономить, но о качестве реза говорить не приходится. Хотя если за работу возьмется инженер, то результат может быть даже лучше заводского исполнения.

Станок плазменной резки с ЧПУ может позволить себе не каждое предприятие, ведь его стоимость может достигать 15000 - 20000 у.е. Довольно часто такие организации заказывают выполнение работ плазменной резки на специальных предприятиях, но это тоже обходится недешево, особенно если объемы работ большие. Но ведь так хочется свой новый станок плазменной резки, а средств не хватает.

Помимо известных профильных заводов есть предприятия, которые занимаются производством станков плазменной резки, закупая лишь профильные детали и узлы, а все остальное изготавливают самостоятельно. В качестве примера мы расскажем, как делают станки плазменной резки с ЧПУ инженеры в производственном цеху.

Составляющие станка плазменной резки своими руками:

• Стол 1270х2540 мм;
• Ременная передача;
• Шаговые детали;
• Линейные направляющие HIWIN;
• Система, управляющая высотой факела THC;
• Блок управления;
• Стойка-терминал, в котором находится блок управления ЧПУ, стоит отдельно.

Характеристики станка :

• Скорость перемещения по столу 15 м/мин;
• Точность установки позиции плазмотрона 0,125 мм;
• Если использовать аппарат Powermax 65, то скорость реза будет 40 м/мин для 6 мм заготовки или 5 м/мин для заготовки толщиной 19 мм.

На подобный станок плазменной резки металла цена будет около 13000 у.е., не включая источник плазмы, который придется приобрести отдельно - 900 у.е.

Для изготовления такого станка комплектующие заказываются отдельно, а затем все собирается самостоятельно по такой схеме:

• Готовится основание для сварки стола, оно должно быть строго горизонтальным, это очень важно, лучше проверить уровнем.
• Сваривается рама станка в виде стола. Можно использовать трубы квадратного сечения. Вертикальные «ноги» необходимо усилить укосинами.

• Рама покрывается грунтовкой и краской, чтобы защитить от коррозии.

• Изготавливаются опоры для станка. Материал опор - дюраль, болты 14 мм, гайки лучше приварить к болтам.

• Сваривается водяной стол.

• Устанавливаются крепления для реек и ставятся рейки. Для реек используется металл в виде полосы 40 мм.
• Устанавливаются линейные направляющие.
• Корпус стола зашивается листовым железом и окрашивается.
• Устанавливается портал на направляющие.

• На портал устанавливается двигатель и концевые индуктивные датчики.
• Устанавливаются рельсовые направляющие, зубчастая рейка и двигатель оси Y.

• Устанавливаются направляющие и двигатель на оси Z.
• Устанавливается датчик поверхности металла.

• Устанавливается кран для слива воды из стола, ограничители для портала, чтобы не съехал со стола.
• Устанавливаются кабель-каналы Y,Z и X.

• Все провода прячутся в гофру.
• Устанавливается механизированная горелка.

• Далее изготавливается терминал с ЧПУ. Сначала сваривается корпус.
• В корпус терминала с ЧПУ устанавливается монитор, клавиатура, модуль ТНС и кнопки к нему.

Все, станок плазменной резки с ЧПУ готов.

Несмотря на то, что плазморез имеет достаточно простое устройство, все же не стоит браться за его изготовление без серьезных познаний в сварочном деле и большого опыта. Новичку проще заплатить за готовое изделие. А вот инженеры, желающие воплотить свои знания и умения в домашних условиях, что называется «на коленке», могут попробовать создать плазморез своими руками от начала и до конца.

Плазморез своими руками из инвертора не так сложно собрать. Важно предусмотреть наличие следующих элементов:

• плазмотрон, т. е. непосредственно ;
• источник питания, в качестве которого выступает сварочный инвертор (можно применять и трансформатор);
• компрессор для подачи воздушной струи охлаждения и формирования плазменного потока;
• кабель-шланги для сборки и подключения отдельных элементов в единую систему.

Плазморез можно использовать не только для резки различных деталей, но и для сварки.

Плазменный самодельный резак можно использовать для выполнения различных работ. Это не только производство, но и бытовые работы, например, обработка различных металлических заготовок, где требуется точный тонкий и высококачественный рез. Есть модели, которые можно использовать для сварки в защищенной газовой среде с использованием аргона.

При сборке внимание следует уделить силе тока. Величина зависит от источника питания, предпочитают использовать инвертор. Он обеспечивает более стабильную работу, энергопотребление экономнее, чем у трансформатора, хотя толщина заготовок, с которыми он может работать, ниже. Почему именно инвертор? Все дело в том, что он удобнее в работе, чем трансформатор. Его вес меньше, он не такой массивный. Электроэнергии потребляется меньше, при этом КПД выше на 10%, что положительным образом сказывается на качестве работы.

Схемы для сборки можно использовать уже готовые, если покупаются элементы конструкции все вместе. Можно ее взять из сети, особенно когда все детали уже есть и покупать ничего не требуется. При сборке внимание следует уделять точности и четкости соответствия схеме, соединению отдельных элементов. Сопло следует брать длинным, но не слишком, так как его придется быстро заменять.

Выбор конструктивных элементов

Изготовление плазмореза своими руками из инвертора требует наличия таких элементов:

1. Источник питания для оборудования, в этом качестве и выступает инвертор, обеспечивающий подачу тока с необходимыми характеристиками на плазморез. Вместо инвертора, если его нет в наличии или невозможно найти, можно использовать трансформатор.
2. Если вместо инвертора выбирается трансформатор, необходимо учесть его большой вес и слишком высокое потребление электроэнергии.
3. Плазмотрон, т. е. плазменный резак, который является основным элементом конструкции.
4. Воздушный компрессор и кабель-шланговый пакет.

Что выбрать в качестве источника тока для сборки плазмореза? Трансформатор — не самый лучший вариант по целому ряду причин. Дело не только в его большом весе, что затрудняет использование оборудования после сборки, но и в слишком большом потреблении электроэнергии. Устройство получается слишком затратным. Из преимуществ следует отметить слабую чувствительность к перепадам напряжения в сети во время работы. Таким оборудованием можно резать различные заготовки, толщина которых значительная.

Инвертор в качестве источника питания является более предпочтительным, он экономнее, его стоимость ниже . Кроме того, вес инвертора гораздо меньше, устройство после сборки в использовании проще. Но толщина заготовок не может быть слишком большой. Такие плазменные резаки можно использовать в домашних мастерских, на небольшом производстве, так как мощности вполне хватает для такого «скромного» производства. Есть и еще одно преимущество в пользу первого. Это уровень КПД, который у инверторного резака примерно на 30% выше, дуга отличается более стабильными показателями, резка получается качественнее. Удобнее такое оборудование и для работы в труднодоступных местах, где трансформаторные использовать не получается. Плазмотрон — главный элемент резака, его конструкция включает в себя сопло, канал подачи воздуха (сжатого для обеспечения резки), электрод, изолятор/охладитель.

Вернуться к оглавлению

Сборка плазменного резака

Для плазмотрона необходимо подобрать электрод, можно приобрести из тория, бериллия, циркония либо гафния. Такие материалы являются оптимальными для обеспечения резки воздушно-плазменного типа. На поверхности электродов в процессе резки возникают так называемые тугоплавкие оксиды, они не дают электроду разрушаться. При выборе следует помнить, что некоторые их этих металлов опасны для сварщика. Бериллий вызывает образование радиоактивных оксидов, а торий — токсичных. Лучше всего использовать гафний, он абсолютно безопасен для оператора.

При сборке внимание следует уделить соплу, при помощи которого формируется струя для резки. От диаметра сопла зависят характеристики струи, время резки, ширина резки. Лучше всего использовать изделия диаметром в 3 см, длина его должна быть значительной, чтобы рез получился более качественным и аккуратным. Однако брать слишком длинное сопло нельзя, оно быстро разрушается.

Для подачи воздуха конструкции необходим компрессор. Особенности работы резака предполагают, что использоваться будут газы для защиты и плазмообразования, при этом работа проводится при силе тока в 200 А, но не больше. Для функционирования устройства используется сжатый воздух, он необходим для охлаждения оборудования в процессе работы и для формирования плазмы. Такой вариант позволяет резать заготовки, толщина которых составляет 50 мм. Для промышленного оборудования сжатый воздух не используется, здесь применяются кислород, гелий, водород, аргон, азот, их смеси.

Для соединения источника питания, плазмотрона и компрессора применяется специальный кабель-шланговый пакет. Порядок сборки такой:

1. Инвертор (или трансформатор) электрическим кабелем соединяется с электродом для создания дуги.
2. Через шланг от компрессора подается сжатый воздух, он образует плазменную струю внутри плазмотрона.

Вернуться к оглавлению

Как работает плазменный резак?

После того как плазменный резак собран, надо проверить его работоспособность. При включении инвертор начинает подавать ток на плазмотрон с высокой частотой. Появляется дуга, ее температура в этот момент составляет от 6000°С до 8000°С, зажигается она между наконечником сопла и рабочим электродом. Далее в камеру начинает поступать сжатый воздух, он из патрубка проходит через электродугу, нагревается, в объеме увеличивается до 100 раз. Струя приобретает токопроводящие свойства, ионизируется.

Соплом формируется узкий рабочий поток, скорость которого равна 2-3 м/сек. Температура в это время сильно повышается, может достигать от 25000°С до 30000°С. На выходе образуется высокотемпературная плазма, используемая для резки. При соприкосновении плазмы и детали дежурная первоначальная дуга гаснет, а зажигается уже режущая, которая обрабатывает деталь локально. Металл плавится только в месте реза, потоком воздуха все металлические расплавленные частички сдуваются.

Использование такого резака из обычного сварочного инвертора позволяет получить аккуратные резы в металлических заготовках. При работе необходимо следить, чтобы пятно дуги находилось строго по центру катода/электрода, для чего используется так называемая тангенциальная подача рабочего воздушного потока. Если при работе такой воздушный вихревой поток будет нарушен, то работать устройство начнет нестабильно, качество реза сильно ухудшится. Важно, чтобы при работе не образовывалось сразу две дуги, в этом случае аппарат просто выйдет из строя. Нельзя, чтобы плазменный резак имел слишком сильный поток воздуха.

Скорость, обеспечивающая хорошее качество, равна 800 м/сек, но при этом сила тока должна составлять до 250 А, не выше.

Но надо учесть, что расход воздуха будет увеличен.

Плазменный резак, в качестве главного элемента которого используется инвертор для дуговой сварки, применяется для реза металлических заготовок. Сборка простая, конструкция включает себя такие элементы, как источник тока, сопло, плазменный резак, компрессор. При сборке следует сразу определиться с источником питания, вместо инвертора некоторые предпочитают трансформатор. Все преимущества и недостатки устройств были описаны выше, вам остается только сделать выбор.