Воздушно плазменная резка своими руками

Содержание

Как сделать самодельный плазморез из сварочного трансформатора

плазменная резка металла

Какой инструмент необходим каждому мастеру на все руки? Что подойдет для быстрого разрезания металла либо изготовления самоделок? Правильный ответ это плазморез.

Оно необходимо каждому мастеру на все руки. Этот инструмент, есть в любом строительном магазине. Однако отметим, что цена очень высокая.

Хороший аппарат будет стоить не меньше 350 долларов США. Это не каждому будет по средствам.

  • Введение
  • Особенности
  • Конструкция аппарата
  • Что необходимо, чтобы изготовить плазморез?
  • Вывод

Особенности и преимущества работы установки для плазменной резки металла с ЧПУ

Оборудование

Станок плазменного типа резки с ЧПУ достаточно точно и эффективно помогает производить данную процедуру без затруднительных нюансов. ЧПУ – это плазморез с управлением на числовом программировании.

Инструкция для изготовления самодельного плазмореза из сварочного трансформатора

Своими руками

Для резки листового металла используются различные механические приспособления, а также электросварка или газовый резак. Но кроме этих методов есть эффективный способ резки металла – плазменный резак. Установка заводского производства стоит достаточно дорого, но ее можно заменить самодельным плазморезом из сварочного трансформатора.

Схемы плазмореза на примере аппарата АПР-91

Схема силовой части

Схема силовой части (нажмите для увеличения)

Схема управления плазмореза

Схема управления плазмореза (нажмите для увеличения)

Схема осциллятора

Схема осциллятора (нажмите для увеличения)

Особенности самодельного устройства

Самодельным плазменным резаком достаточно легко выполнять различные работы. Его можно использовать не только для производственных, но и для бытовых задач, к примеру, для обработки изделий из металла, где рез должен быть максимально точным, тонким и высококачественным.

При изготовлении оборудования важно предусмотреть соответствующую силу тока. Этот показатель определяется источником питания, в данном случае инвертором. Благодаря ему обеспечивается относительно стабильная работа, по сравнению с трансформатором энергия потребляется более экономно, при том, что размер толщины изделий, с которыми он может работать, в разы меньше.

Также особенностью инвертора является удобство при эксплуатации. Он компактный, обладает небольшим весом. Кроме этого, при низком энергопотреблении его КПД практически на десять процентов больше, чем у трансформатора. Все эти нюансы положительно влияют на качество его работы. Единственный минус использования инверторного плазмореза — это затрудненный раскрой заготовок значительной толщины.

Для сборки конструкции самодельных аппаратов можно воспользоваться готовыми схемами, которые представлены в сети. Также важно заранее подготовить все комплектующие. В процессе сборки следует максимально точно выполнять последовательность указанных в схеме действий, обращая внимание на то, соответствуют ли конструктивные элементы друг другу.

Особенности и назначение плазменного резака

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

  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.

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.

Конструкция плазменного резака и рекомендации по работе с ним серьезно разнятся в зависимости от типа устройства.

Элементы самодельного аппарата для плазменной резки

Первое, что необходимо найти для изготовления самодельного плазмореза, – это источник питания, в котором будет формироваться электрический ток с требуемыми характеристиками. Чаще всего в этом качестве используются инверторные сварочные аппараты, что объясняется рядом их преимуществ. Благодаря своим техническим характеристикам такое оборудование обеспечивает высокую стабильность формируемого напряжения, что положительно сказывается на качестве выполнения резки. Работать с инверторами значительно удобнее, что объясняется не только их компактными габаритами и незначительным весом, но и простотой настройки и эксплуатации.

Принцип работы плазмореза

Принцип работы плазмореза

В отдельных случаях источником питания для плазмореза может служить сварочный трансформатор, но его использование чревато значительным потреблением электроэнергии. Следует также учитывать и то, что любой сварочный трансформатор отличается большими габаритами и значительной массой.

Основным элементом аппарата, предназначенного для раскроя металла при помощи струи плазмы, является плазменный резак. Именно данный элемент оборудования обеспечивает качество резки, а также эффективность ее выполнения.

Форма и размер плазменной струи зависит от диаметра сопла

Форма и размер плазменной струи зависит от диаметра сопла

Для формирования воздушного потока, который будет преобразовываться в высокотемпературную струю плазмы, в конструкции плазмореза используется специальный компрессор. Электрический ток от инвертора и воздушный поток от компрессора подаются к плазменному резаку при помощи кабель-шлангового пакета.

Центральным рабочим элементом плазмореза является плазмотрон, конструкция которого состоит из следующих элементов:

  • сопла;
  • канала, по которому подается воздушная струя;
  • электрода;
  • изолятора, который одновременно выполняет функцию охлаждения.

Самодельный плазморез

Катод можно изготовить из вольфрамового сварочного электрода 4 мм. Он фиксируется в держателе стопорным винтом или приваривается. Держатель можно изготовить из стали. Ручка из изолирующего материала. Изолирующая втулка изготавливается из фторопласта, фенопласта, гетинаксовой трубки. Материал должен быть изолирующим, стойким к нагреву. Крышка из стали или латуни.

Анод медный или латунный (желательно помассивнее, но без фанатизма), а сопло из чистой электротехнической меди. Катод подается винтом по мере выгорания. Сопло отвинчивается и меняется по мере износа. Сначала сопло работает хорошо в режиме реза, затем его прочищают рассверливанием, слегка зенкуют от заусенцев. Им еще можно варить и паять некоторое время. И, наконец, утилизировать, переплавив в заготовку для нового сопла.

Резьба между соплом и анодом смазывается графитом. Между держателем катода и крышкой – им же. Можно взять обычный карандаш и мелко растолочь. Такая смазка отлично проводит ток и не закоксуется.

Размеры и толщины зависят от мощности горелки. В этой горелке дуга возбуждается искрой высокого напряжения. Это очень важный момент и об этом чуть ниже.

Схема горелки с контактным поджигом (подвижный катод) окажется гораздо сложнее механически: придется уплотнять подвижный шток, потребуется возвратная пружина и возникнет много побочных проблем. Зачем делать из горелки винтовку М-16? В домашних условиях проще решить задачу электрическими способами. К сожалению, размер статьи не позволяет привести все подробности, но основной принцип будет показан дальше.

Рабочий газ подается через штуцер. А как насчет спирто-водяной смеси? Можно сделать и это. В принципе, для этого достаточно подавать ее в парообразном состоянии от маленького перегонного куба, если вы сможете стабилизировать и регулировать давление пара. Также можно охлаждать анод, слегка распыляя на него воду прямо снаружи. Этот способ охлаждения куда эффективнее проточного. Теплота испарения воды весьма значительна.

Самодельный осциллятор для плазмореза: немного теории

Внешний вид электронного блока осциллятора заводского изготовления представлен на рисунке.

Сварочный осциллятор марки ВСД-02, используемый для стабилизации горения дуги.

Современные осцилляторы делятся на два класса действия:

  • непрерывного действия. Этот класс к сварочному току добавляется ток высокой частоты (150…250 КГц) и с большим значением напряжения (3000…6000 В). В таких условиях дуга будет зажигаться даже без прикосновения электрода к поверхности соединяемых заготовок. Более того, она будет гореть очень устойчиво даже при небольших значениях сварочного тока (благодаря высокой частоте тока, вырабатываемого осциллятором). И, что тоже не маловажно, электроэнергия с такими характеристиками не опасна для здоровья рабочего, работающего на этом устройстве;
  • импульсные. Электрическая схема этого класса может предусматривать его параллельное или последовательное подключение.

Примеры электрических схем указаны на рисунке.

Параллельное и последовательное подключение осциллятора.

Большую эффективность имеет устройства, которые подключены к электрической цепи плазмореза последовательно. Объясняется это тем, что в их схеме не применяется, за ненадобностью, защита от высокого напряжения. Применение осциллятора, кроме того, позволяет расширить опции плазмореза и обрабатывать «проблемные» металлы или сплавы:

  • алюминий;
  • «нержавейка» и т. п.

Общая конструкция инверторного плазмореза

Для изготовления функционального плазмореза из сварочного инвертора необходимо выполнить правильный подбор основных элементов конструкции, которые будут обеспечивать бесперебойную работу данного оборудования. Чтобы создать полноценный агрегат обязательно требуется наличие:

  • плазмотрона — плазменного резака, благодаря которому выполняется основная режущая процедура;
  • компрессора — устройства, посредством которого обеспечивается подача мощных воздушных потоков, формирующих плазменную струю;
  • источника питания, которым является непосредственно инвертор;
  • кабель-шлангов — позволяют подключать отдельные элементы в целостную систему.

Преимущества использования

Как и любой предмет или техника, станок плазменной резки металла имеет свои положительные стороны в работе и структуре.

Вот основные из них:

  • повышенная скорость обрабатывания металлических листов со средней и небольшой толщиной;
  • на станках обрабатывается любой тип конструкции из металла;
  • нагревается достаточно маленький участок металлической поверхности, благодаря чему обрабатывается заготовка, без использования тепловой деформации;
  • у станка для плазменной резки металла с ЧПУ в результате получается фигурная либо гравированная резка, с помощью этой технологии выполняются самые трудные схемы;
  • портальные машины плазменной резки абсолютно безопасны, поскольку в них не требуется встраивать дополнительный баллон с сжатым газом;
  • обладает высокой скоростью и качественным срезом.

Схема осциллятора

Варианты схем осцилляторов (только принцип работы) на рисунках ниже. Красным цветом показано самодельное дополнение оборудования, черным – стандартный покупной сварочный инвертор, вторичная цепь которого упрощенно показана диодом D1 и конденсатором С1. Горелка уже обсуждалась.

Схема последовательного типа

Схема осциллятора последовательного типа

Это осциллятор последовательного типа. Генератор импульсов должен вырабатывать мощные импульсы тока для трансформатора Т2. Это связано с тем, что вторичная обмотка Т2 включена в разрыв цепи сварочного тока и вынужденно имеет малое число витков толстого провода. Конденсатор C2 совершенно необходим, он закорачивает контур высокого напряжения и защищает элементы инвертора в его выходной цепи (да и не только). В домашних условиях лучше выбрать второй вариант.

Схема параллельного типа

Схема осциллятора параллельного типа

Во второй схеме, параллельного типа, первичная обмотка Т2 возбуждается куда меньшим током, чем в предыдущем варианте. Однако, дроссель L2 также необходим как и конденсатор C2 в предыдущей схеме. Дроссель подавляет ток, ответвляемый от цепи высокого напряжения повышающего трансформатора в инвертор и защищает его.

В обеих схемах частота выбирается порядка десятков кГц. Трансформаторы Т2 и дроссель L2 намотаны на ферритовом кольцевом сердечнике или сердечнике от строчного трансформатора телевизора.

Дуга запускается нажатием на кнопку Пуск. В сухой горелке в течение долей секунды должна загореться дуга и войти в режим горения от основного тока инвертора. После прогрева анода на воздухе в качестве рабочего газа, можно постепенно переключать воздух на водно-спиртовую или водно-ацетоновую смесь, если это у вас уже налажено.

Осторожно! В момент запуска на горелке присутствует высокое напряжение. Руки должны быть изолированы от цепи анода и катода. Заземление на схеме показано условно. Заземляться может и цепь анода горелки. Тогда катод оказывается под высоким напряжением.

Конструкция плазменного резака и рекомендации по его изготовлению

Первое, что необходимо сделать перед изготовлением плазмотрона, – это подобрать для него соответствующий электрод. Наиболее распространенными материалами, из которых делают электроды для выполнения плазменной резки, являются бериллий, торий, цирконий и гафний. На поверхности данных материалов при нагревании формируются тугоплавкие оксидные пленки, которые препятствуют активному разрушению электродов.

Сменные насадки для плазмотрона

Сменные насадки для плазмотрона

Некоторые из вышеперечисленных материалов при нагревании могут выделять опасные для здоровья человека соединения, что следует обязательно учитывать, выбирая тип электрода. Так, при использовании бериллия формируются радиоактивные оксиды, а испарения тория при их соединении с кислородом образуют опасные токсичные вещества. Совершенно безопасным материалом, из которого делают электроды для плазмотрона, является гафний.

За формирование струи плазмы, благодаря которой и выполняется резка, отвечает сопло. Его изготовлению следует уделить серьезное внимание, так как от характеристик данного элемента зависит качество рабочего потока.

Строение сопла плазменной горелки

Строение сопла плазменной горелки

Как уже говорилось выше, в конструкции плазмореза обязательно присутствует компрессор, формирующий и подающий к соплу воздушный поток. Последний необходим не только для формирования струи высокотемпературной плазмы, но и для охлаждения элементов аппарата. Использование сжатого воздуха в качестве рабочей и охлаждающей среды, а также инвертора, формирующего рабочий ток силой 200 А, позволяет эффективно разрезать металлические детали, толщина которых не превышает 50 мм.

Выбор газа для плазменной резки металла

Выбор газа для плазменной резки металла

Для того чтобы приготовить аппарат для плазменной резки к работе, необходимо соединить плазмотрон с инвертором и воздушным компрессором. Для решения такой задачи используется кабель-шланговый пакет, который применяют следующим образом.

  • Кабелем, по которому будет подаваться электрический ток, соединяются инвертор и электрод плазмореза.
  • Шлангом для подачи сжатого воздуха соединяют выход компрессора и плазмотрон, в котором из поступающего воздушного потока будет формироваться струя плазмы.

Видео «Самодельный плазморез, плазменный резак»

Как устроен аппарат плазменной резки?

Главные элементы аппаратов плазменной резки металла – плазмотрон, источник электропитания и так называемый кабель-шланговый пакет для соединения с компрессором. В качестве источника питания могут быть использованы инвертор или трансформатор.

Плазмотрон

Это главная часть аппарата плазменной резки. В свою очередь, он состоит из сопла, электрода и изолятора. По своей форме это корпус с камерой цилиндрической формы и малым выходным каналом, в котором формируется дуга. Электрод находится с тыла камеры, его функция – возбуждение дуги.

Электроды

Это специальные расходники, сделанные именно для резки металла. Чаще их производят из циркония, тория или гафния. Самые распространенные – из гафния.

С бериллием и торием нужно быть поосторожнее – эти элементы обладают радиоактивным компонентом.

Все эти элементы отличаются тем, что на их поверхности формируются оксиды с тугоплавкими свойствами. Эти оксиды как раз и защищают электрод от разрушения.

Розжиг или возбуждение дуги напрямую между электродом и металлической заготовкой произвести сразу трудно. Поэтому первым делом разжигается промежуточная дуга между электродом и плазмотроном. Затем воздух под давлением проходит чрез дугу, ионизируясь и нагреваясь.

Схема устройства плазменного резака.

В итоге объем этого воздуха повышается в объеме во много раз, он превращается в поток плазмы. Плазма вырывается из суженого конца сопла с огромной скоростью и высочайшей температурой вплоть до 30000°С.

Такому потоку все по силам, в дополнение ко всему он обладает очень высокой теплопроводностью – практически такой же, как у металла заготовки, которую нужно резать.

Настоящая дуга – та самая, которая нужна, формируется при выходе плазмы из сопла плазмотрона. Теперь именно эта рабочая дуга является главным режущим фактором.

Сопло плазмотрона

Различается по диаметру, от которого будут зависеть функциональные возможности всего аппарата. Прежде всего эта зависимость касается объема ионизированного воздуха, выходящего из сопла: именно им обусловлены главные характеристики резака – скорости работы и охлаждения, ширина шага реза.

Чаще встречаются сопла с малым диаметром, не превышающим 3-х мм. Зато длина сопла больше – около 10-ти мм.

Защитные газы

Прежде всего эти газы образуют плазму, их даже называют плазмообразующими. Такие газы используются только в мощных промышленных аппаратах для резки толстых металлов. Чаще это гелий, аргон, азот и их различные смеси. Кстати, кислород сам по себе также является защитным и плазмообразующим газом. Он используется в резаках небольшой мощности для резки металлов не толще 50-ти мм.

В плазмотроне расходными материалами являются сопло и электроды. Их нужно менять в положенных сроки.

Особенности конструкции основные элементы

У любой установки плазменного вида резки металла с ЧПУ есть пару систем, входящие в её структуру в обязательном порядке. Необходимо отметить вначале, что у этого агрегата есть блок питания, работающий под конкретные параметры работы с целью обеспечения правильной и стабильной работоспособности всего оборудования.

Также в конструкции находится специальный резак плазмы либо, как его ещё называют, плазмотрон со специфической конструкцией. Также содержится воздушный компрессор, который дает возможность подать поток воздуха под определённым давлением.

Плазменная резка ЧПУ, как процесс, подразумевает под собой использование оборудования, где в наличии находится специальный пакет со шлангами и кабелями. Зачастую, основным источником питания является простой трансформатор либо инверторное оборудование.

Конструкция плазменного станка с ЧПУ.

С их помощью регулируется подача тока на устройство, чтобы совершать данный процесс под определенные параметры.

Главным преимуществом рассматриваемого оборудования, функционирующего на трансформаторе, считается способность резать трубы с толстым слоем металлической поверхности.

Плазменное инверторное оборудование потребляет минимальное количество электроэнергии, что дает возможность эффективно применять его в сфере маленьких производств.

Чтобы создать агрегат для данного процесса с ЧПУ самостоятельно, необходимо воспользоваться чертежами и тогда результат будет точным и эффективным. Самой основной деталью этой конструкции считается резак, либо как его ещё называют плазмотрон.

С его помощью можно нарезать любую заготовку вне зависимости от размера или формы. Кроме этого оно довольно-таки простое в использовании и имеет следующие элементы: сопло, электроды и охладительную систему посреди двух прошлых деталей. Резак имеет специальный канал, через который подается сжатый воздух под конкретным давлением.

Сопло резака формирует в себе режущую струю. Её размеры, особенности и основная характеристика влияют на работоспособность и функциональность всего устройства. Оборудование на данный тип работы должно включать в себя компрессор, обеспечивающий нужную подачу воздушного потока с конкретным давлением.

Связь компрессора, источника питания и плазмотрона формирует пакет со шлангами и кабелями. Необходимо сделать акцент на стоимости такого агрегата, который продается в любом специализированном магазине. Он довольно высокий, из-за чего большинство мастеров предпочитают собрать конструкцию самостоятельно из подручных средств.

Отличие аппаратов прямого и косвенного действия

Сегодня можно найти различные варианты ручных аппаратов, в которых реализован различный принцип функционирования. Работа установок прямого действия основывается на использовании электрической дуги. Последняя выглядит как цилиндр, и к ней непосредственно подведена струя газа. Благодаря подобной конструкции дуга нагревается до высоких температур порядка 20 000 градусов. И в то же время она способна эффективно охлаждать прочие элементы устройства.
Если говорить об установках косвенного действия, то их особенностью является меньший КПД. Именно этим и обусловлено то, что к ним прибегают не так часто.

Говоря про их устройство, следует отметить, что основная цель здесь заключается в размещении активных точек цепи на трубе либо специальном вольфрамовом электроде. Оборудование косвенного действия получило распространение для напыления, нагрева металлических устройств, причем в качестве режущего оборудования их не используют. В большинстве своем с помощью подобного ручного механизма выполняют ремонт автомобильных узлов, не прибегая к извлечению их из корпуса.

При этом подобным установкам присуща одна общая особенность: они способны работать только при наличии воздушных фильтров и охладителей. Польза от первых заключается в увеличении срока службы катода и анода, ускорении запуска механизма, который эксплуатируется довольно долго.

Что же касается второго элемента, то он необходим для увеличения эксплуатационного ресурса аппарата, работающего в непрерывном режиме. Оптимально, когда в течение часа беспрерывной резки этим аппаратом выделяют на отдых порядка 20 минут. Эти характеристики являются очень важными и должны учитываться вне зависимости от типа исполнения выбираемого устройства.

Как работает устройство

Чтобы правильно собрать плазменный резак своими руками, нужно разобраться в принципах действия этого аппарата.

Процесс образования плазмы

После активации источника питания ток начинает поступать на электрод. Это способствует появлению сварочной дуги, температура которой достигает 8000 °С. На следующем этапе в камеру сопла нагнетается сжатый воздух, проводящий электрический заряд.

Устройство

Газовая смесь ионизируется под влиянием дуги. Объем воздуха многократно увеличивается, он сильно разогревается.

Как происходит резка

Посредством сопла из плазматрона выводится мощная струя ионизированного газа, температура которого продолжает быстро расти. Скорость потока достигает 3 м/с. За счет этого осуществляется резка металлических заготовок. При попадании плазмы на поверхность электрический ток передается ей. Изначальная дуга гаснет, образуется новая, называемая режущей.

Конструкция ручного плазмореза

Возможность выполнять свою функцию подобному аппарату обеспечивает подача сильно нагретого воздуха на металлический лист. В условиях температуры, достигающей нескольких десятков тысяч градусов, при которой происходит нагрев кислорода, последний под большим давлением поступает на поверхность, что приводит к ее резке.
Более быстрое выполнение этой операции обеспечивается с учетом ионизации электрическим током. Продлить срок службы подобного оборудования можно при условии, что в его оснащении будут присутствовать следующие элементы:

  • Плазмотрон. Имеет вид резака, в обязанности которого входит выполнение основных задач;
  • Плазморез. Это устройство может быть выполнено в варианте прямого или косвенного воздействия;
  • Сопло. Это приспособление превосходит по функциональности все прочие элементы оборудования. Оно дает понять, для выполнения резки какой сложности предназначена конкретная модель;
  • Электроды. Ими оснащаются отдельные виды устройств;
  • Компрессор. С его помощью создается мощный воздушный поток.

плазменная резка схемаплазмотрон

Видео о сборке осциллятора своими руками

Посмотрите небольшой ролик с описанием одного из вариантов осциллятора своими руками:

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.

Подбор конструктивных элементов для оборудования

Чтобы изготовить плазморез из инвертора своими руками необходимо правильно выбрать соответствующие конструктивные элементы:

  • компрессор;
  • плазмотрон;
  • электроды;
  • сопло;
  • плазморез.

В первую очередь, следует предусмотреть наличие инверторного сварочного аппарата, который будет являться источником питания. Благодаря ему должна обеспечиваться подача электрического напряжения на аппарат, в заданном диапазоне значений. Если отсутствует инвертор, то можно использовать вместо него обыкновенный трансформатор.

Подбор плазмотрона должен происходить особенно тщательно, поскольку это основной конструкционный элемент. Воздушный компрессор должен обладать достаточной мощностью, чтобы выполнять резку толстых заготовок.

Также необходимо предусмотреть хорошую длину шлангов, так как это позволит выполнять работу на любых удобных расстояниях. Кроме этого, к плазмотрону следует подбирать соответствующие электроды, которые изготавливаются из подходящих материалов. К таким надежным составляющим относят электроды из тория, бериллия, гафния и циркония. Они обладают положительными характеристиками благодаря тому, что при нагреве на их поверхности создается тугоплавкая оксидная пленка. Это позволяет обеспечить высокую защиту и предотвратить поломку инструмента.

Сопло и его технические характеристики влияют на достижение общего результата и качество рабочего процесса. Наиболее оптимальным вариантом является диаметр сопла — 30 мм. На то, как качественно и аккуратно выполнен разрез влияет длинновой размер сопла. Чем длиннее тем лучше, однако чрезмерная длина может привести к его быстрому износу и преждевременной замене.

Работу плазмореза обеспечивает компрессор, нагнетая струю воздуха под давлением. При этом, посредством него не только подается воздушный поток, он также обеспечивает дополнительную охлаждающую систему.

Конструкция плазмотрона

Плазменный резак своими руками

Сразу заметим, что плазменной резки не обязательно быть профессиональным сварщиком, опыт в сварке здесь не нужен. Если вы задумали сделать такой аппарат своими руками, примите к сведению, что у вас появится возможность идеально резать кроме металла другие материалы: пластик, дерево, керамику и пр.

Плазменный резак – дорогое удовольствие даже в виде самых простых ручных моделей, поэтому сделать самодельный аппарат имеет смысл: овчинка выделки стоит.

Единственное, что нужно купить – это источник питания и сопло. Если вы все сделаете правильно, ваш аппарат не будет уступать заводским экземплярам по своим рабочим качествам.

Для образования плазмы нужен воздух, а для системы охлаждения нужна вода или тосол, которые заливаются в специальную емкость.

Стержень нужно брать вольфрамовый., с его помощью будет формироваться электрическая дуга. Все комплектующие всегда имеются в хозяйственных магазинах. Собрав все необходимое оборудование для плазменной резки металла, аппарат производится по схемам, которые представлены в сети в большом количестве.

Схема

Как любая электроустановка, агрегат плазменной резки собирается согласно электросхемам.

Принципиальная

На этой схеме указаны все элементы установки независимо от их расположения. Основной целью этого чертежа является показать связи между деталями и упростить понимание работы установки.

На принципиальной схеме аппарата изображены следующие элементы:

  • питающий трансформатор с выпрямителем;
  • осциллятор;
  • токовое реле;
  • резистор, ограничивающий ток вспомогательной дуги;
  • контактор, отключающий эту дугу;
  • пускатель, включающий аппарат;
  • кнопка включения реза;
  • компрессор с аппаратурой управления.

Информация! Силовые цепи могут изображаться толстыми линиями.

Управления

В схеме управления показаны все кнопки и регуляторы, которые находятся на пульту или непосредственно на плазмотроне:

  • кнопки включения компрессора;
  • регулятор давления воздуха;
  • при наличии охлаждающей жидкости кнопки и регуляторы ее потоком;
  • амперметр;
  • вольтметр;
  • датчики протока воды и воздуха;
  • кнопка управления резом (может находиться на рукоятке плазмотрона).

схема управления самодельный плазморезом

Информация! Все эти элементы изображены так же на принципиальной схеме.

Подключения

На схеме подключения указаны кабеля и шланги, соединяющие все элементы между собой. На ней указывается сечение и длина проводов, а также место подключения.

схема подключения плазмореза

Процесс сборки резака

Плазморез из сварочного инвертора своими руками изготовить достаточно просто, если есть для этого соответствующие инструменты и материалы. После того, как подбор и подготовка элементов выполнена правильно, можно начинать сборку самого аппарата. Соединение компрессора, плазмотрона и инвертора осуществляется при помощи особого кабель-шлангового пакета. Выполняя сборочный процесс, нужно придерживаться правильного порядка в подключении всех составляющих, выполняется это в несколько шагов:

  1. Следует проверить сварочный инвертор на его исправность. После чего, используя кабель, подключить устройство к электроду, чтобы впоследствии при работе могла образоваться дуга.
  2. Обеспечить подачу сжатого воздуха из компрессора посредством кабель-шланга.
  3. Выполнить соединение компрессора и плазмотрона шлангом, которое должно обеспечивать преобразование воздушной струи в поток плазмы для резки металла.

Сразу после сборки важно проверить факт работоспособности оборудования и в случае неполадки заменить неработающие элементы либо выполнить переподключение взаимосвязанных элементов.

Схема сборки оборудования при ручной резке

Как увеличить продуктивность?

Исходя из критериев выбора станка с плазменного типа резкой ЧПУ, необходимо отметить производительность, которая нужна для обеспечения большого объема выполненных заданий.

Кроме этого увеличить продуктивность можно за счет высокой точности резки и возможности раскроить материал со сложным чертежом. Это позволяет быстро справляться с поставленной задачей.

Однако, специалисты акцентируют внимание на том, что производительность не должна влиять на качество исходного результата. Всё это можно совершить при помощи плазмореза с ЧПУ.

Мастер, работающий со станком ЧПУ для плазменной резки металлических конструкций и изделий должен пройти в обязательном порядке инструктаж касательно безопасного использования данного оборудования, получить допуск к возможности проводить работы с ним.

Место, где планируются работы подобного типа, должны быть проверены пожарным инспектором. С некой периодичностью проводится повторная проверка, чтобы подтвердить соответствие требований согласно безопасности применения агрегата.

Самостоятельное изготовление насадок

К сменным насадкам относятся сопло и электрод.

При их изготовлении учитывают следующие моменты:

  1. Для плазменной сварки и резки подойдут электроды из тугоплавких металлов. При нагревании на их поверхностях образуются жаропрочные оксидные пленки. Однако при выборе металла учитывают, что некоторые вещества выделяют токсичные пары или образуют радиоактивные соединения. Гафний – оптимальный вариант для изготовления электрода к самодельному резаку.
  2. От параметров сопла зависят качество среза и скорость работы. Делать деталь слишком длинной нельзя: она быстро износится. Рекомендованный диаметр сопла – 3 мм.

Полезные советы по покупке и уходу

Особенности выбора и ухода за резаком:

  1. Если есть выбор, всегда останавливайтесь на тех моделях, у которых есть евроразъем.
    В этих моделях не будет никаких проблем с подключением или удлинением кабель-шлангового пакета и других элементов между собой.
  2. На расходных материалах не экономим.
    Только качественные будут работать на идеальный рез и долговечность резака. Быстрее всего изнашиваются сопло и катод, следовательно, за стоянием этих элементов нужно следить с особой тщательностью.
  3. Резак – это резак, поэтому правила безопасности в данном случае имеют железобетонный характер.
    Нужно иметь защитный щиток, специальные очки. Имейте в виду, что плазменная резка – это брызги расплавленного металла. Поэтому вам не помешают и перчатки, и даже защитная обувь.
  4. Работа на максимальной мощности предопределяет последующую остановку в работе.
    Одна из важнейших технических характеристик станков плазменной резки металла – продолжительность их работы без перерыва.
  5. Если в вашем доме старая проводка, обязательно проверьте, как «подружится» ваш новый резак с вашей старой сетью.
    Скорее всего, дружбы не выйдет, это нужно принять во внимание.

Как изготовить сварочный трансформатор

Источником питания плазмы является сварочный трансформатор. Как и некоторые другие элементы его можно изготовить самостоятельно.

Необходимые параметры

Трансформатор для плазменной резки отличается от обычного сварочника напряжением холостого хода и составляет 220-250В. Это необходимо для создания и поддержания дуги между электродом и разрезаемой деталью. Мощность и ток вторичной обмотки зависят от предполагаемой толщины металла:

  • 20А, 2,5кВт – 6 мм;
  • 50А, 6кВт – 12 мм;
  • 80А, 10кВт – 18-25 мм.

Источник питания необходим с “мягкой” характеристикой, напряжение при работе составляет 70В. Для работы вспомогательной дуги достаточен ток 5А. Он ограничивается сопротивлением 30-50Ом, изготовленным из толстой нихромовой проволоки.

Информация! Использовать обычный или инверторный сварочник не получится. У этих аппаратов недостаточное напряжение ХХ.

Как рассчитать

Расчет питающего трансформатора сводится к определению необходимых сечений магнитопровода, первичной и вторичной обмотки и числа витков.

Для аппарата, предназначенного для разрезания металла до 12 мм при токе 50А, напряжении холостого хода 200В и напряжении сети 220В эти параметры составляют:

  • сечение магнитопровода – 107 мм²
  • первичная обмотка – 225 витков медным проводом Ø4,7 мм;
  • вторичная обмотка – 205 витков медной проводом Ø5,04 мм².

Изготовление трансформатора

В связи с тем, что трансформатор должен иметь “мягкую” характеристику, катушки располагаются отдельно друг от друга. При использовании О-образного сердечника они находятся на разных стержнях, на Ш-образном магнитопроводе обмотки располагаются вдоль средней части.

Намотка катушек производится по расчетным параметрам на каркасах их электротехнического картона. Готовые обмотки обматываются стеклолентой или киперной лентой и покрываются краской.

После намотки обмоток и сборки магнитопровода на трансформатор крепится и подключается диодный мост из 4 диодов с радиаторами, собранный на текстолитовой площадке. Собранный трансформатор помещается в корпус, а вывода обмоток и диодного моста подключаются к клеммам на передней панели. Подключение выполняется согласно принципиальной схеме, учитывая наличие амперметров, вольтметров, пускателей и других деталей.

Осциллятор, подключенный последовательно со сварочником, имеет высокое выходное напряжение высокой частоты. Поэтому диоды в выпрямителе необходимо использовать высокочастотные или установить отдельный диодный мост, специально для вспомогательной дуги.

Рекомендации специалистов

  • Учитывая то, что принцип работы плазмореза основан на использовании газа, то стоит заранее позаботиться о наличии запасных прокладок, которые используются при подключении шлангов. Особенно это важно, если агрегат постоянно разбирается и перевозится. Элементарная нехватка данного элемента может остановить всю работу.
  • Также очень важно иметь запасное сопло для резака. Эта деталь при длительном использовании выходит из строя чаще всего, поскольку на нее воздействуют высокие температуры и быстрое охлаждение.
  • Важно помнить, что инверторы от сварочных аппаратов могут стоить довольно дорого, и цена вопроса зависит от его мощности. Поэтому, прежде чем его приобретать, стоит определиться с выходными характеристиками и потребностями, для которых и создается устройство. Это поможет значительно сэкономить и получить агрегат, идеально подходящий для конкретных работ.
  • Для работы подобным инструментом потребуется приобрести специальные электроды из тугоплавких металлов. Лучше всего для этих целей подойдут материалы из тория, гафния, циркония или бериллия. Однако при этом стоит помнить, что некоторые металлы при нагреве выделяют вредные вещества и могут нанести вред сварщику. Например, торий очень токсичен, а бериллий образует радиоактивные оксиды. Именно поэтому проще и безопаснее использовать гафний.
  • Важно помнить, что рабочая температура плазмы в таких агрегатах достигает 30 000 градусов. Поэтому при работе необходимо строго соблюдать правила безопасности, чтобы не нанести вред себе или окружающим или не стать причиной возникновения возгорания. Именно поэтому к работе с таким инструментом допускают только квалифицированных специалистов.
  • При работе нельзя нарушать вихревой воздушный поток. В противном случае может образоваться две дуги, что полностью выведет устройство из строя. Учитывая это, специалисты предпочитают использовать именно заводские резаки, считая, что лучше потратиться один раз, чем постоянно заниматься ремонтом самого инвертора.
  • При выполнении однотипной работы можно внести в устройство определенные модификации. Например, некоторые мастера изготавливают специальный защитный кожух для руки или дорабатывают сопло. Однако стоит помнить, что все эти дополнения не должны отразиться на самом процессе работы оборудования и не должны нарушать правила безопасности.

Видео «Приспособа для плазмореза»

Другие комплектующие

Кроме плазмотрона и трансформатора в агрегате плазменной резки есть и другие элементы.

Компрессор

Самый распространенный рабочий газ – это сжатый воздух. Его можно использовать при резке почти всех металлов и сплавов. Источником сжатого воздуха является компрессор. Его можно использовать любой конструкции, минимальная производительность зависит от толщины металла:

  • 16 мм – 140л/мин;
  • 20 мм – 170л/мин
  • 30 мм – 190л/мин.

Для более стабильной работы необходим ресивер емкостью от 50 литров, давление создаваемое компрессором должно быть более 4,5Бар.

Кабели и шланги

Для работы плазмореза с воздушным охлаждением кабель-шланговый пакет состоит из следующих элементов:

  • Силовой кабель. Его сечение зависит от номинальной мощности устройства. При токе 50А, достаточным для резки металла толщиной 10 мм и проводе в виниловой изоляции оно составляет 6мм². При использовании кабеля в жаропрочной изоляци сечение соответственно уменьшается. Этих кабелей необходимо 2 – один в кабель-шланговом пакете для электрода и второй для массы.
  • Провод для вспомогательной дуги. Сечение достаточно 1,5 мм². По допустимому нагреву кабель допускается более тонкий, но он имеет недостаточную механическую прочность.
  • Шланг для подачи воздуха. Внутренний диаметр 10 мм.
  • Провода для подключения микровыключателя.

Осциллятор

Это прибор, увеличивающий напряжение ХХ сварочного трансформатора до величины, обеспечивающий появление электрической дуги без предварительного контакта электрода и массы.

Осцилляторы, используемые в агрегатах плазменной резки, подключаются последовательно с трансформатором и добавляют к постоянному напряжению 220В переменное, частотой до 250кГц и напряжением до 6кВ.

Сам по себе этот прибор не выдает ток, опасный для здоровья людей и, тем более, не способен создать дугу для сварки или резки металла. Основное предназначение этого устройства в создании искры между электродами. Эта искра является проводником и “прокладывает путь” для сварочного выпрямителя.

Совет! Вместо осциллятора допускается использование электронного зажигания автомобиля.

Средняя стоимость оборудования

Сегодня в магазинах представлено большое количество оборудования для ручной резки металлов, которые предлагаются по различным ценам. Причем на стоимость этих аппаратов будут оказывать влияние несколько факторов:

  • тип оборудования;
  • производитель;
  • максимальная толщина необходимого реза;
  • модель аппарата.

Избежать ошибок на этапе выбора инструмента для резки металлов можно при условии, что вы посетите несколько магазинов и сравните условия, на которых вам готовы продать это оборудование. Рассматривая различные модели плазморезов, сразу следует поинтересоваться ценами на комплектующие, без которых не обойтись, если придется выполнять ремонт этого оборудования. В среднем цены запасные части к плазморезам с учетом толщины среза находятся в следующем диапазоне:

Окончательная сборка

Сборка самодельного агрегата плазменной резки заключается в соединении всех элементов кабелями и шлангами:

  • кабеля для электрода, массы и вспомогательной дуги подключаются к соответствующим клеммам на сварочном трансформаторе;
  • воздушный шланг присоединяется к ресиверу компрессора;
  • провода, идущие к микровыключателю на рукоятке, подключаются к схеме управления.

Что лучше брать за основу: инвертор или трансформатор

Источник питания первого типа можно использовать, не внося в его конструкцию существенных изменений. Достаточно подключить к инвертору осциллятор. Трансформатор требует полной переделки.

Кроме того, он имеет следующие недостатки:

  • большие размер и вес;
  • высокое энергопотребление.

Инвертор делает резку более качественной, расходует меньше электричества, поддерживает стабильную дугу. Однако он чувствителен к скачкам напряжения.

Проверка

Для проверки собранного устройства необходимо произвести пробный рез металла:

  • подать питание на трансформатор;
  • через 10 минут отключить и проверить обмотки на нагрев;
  • если они холодные, снова подать питание;
  • включить компрессор;
  • после заполнения ресивера открыть воздушный кран и направить поток воздуха через плазмотрон;
  • нажатием кнопки микровыключателя зажечь вспомогательную дугу;
  • при ее наличии произвести пробный рез металла.

После завершения испытаний отключить аппарат от сети и снова проверить все элементы на нагрев.

Правила техники безопасности при работе плазморезом

Процесс плазменной резки при несоблюдении правили работы является опасным для здоровья и жизни людей. Основными вредными факторами являются:

  • Брызги расплавленного металла. Во время реза поток плазмы расплавляет металл и выдувает его из разрезаемой детали. Попадание расплавленных капель на горючие вещества приводит к их возгоранию, а попадание на кожу вызывает сильные ожоги, вплоть до IV степени (обугливание). Для защиты необходимо направлять поток плазмы в сторону от людей и горючих материалов.
  • Вредные газы и пыль. Во время реза металл на только расплавляется, но и горит. Образующийся при этом дым вреден для здоровья. Кроме того горят загрязнения на поверхности деталей. Поэтому рабочее место необходимо оборудовать вытяжной вентиляцией и работать в респираторе.
  • Яркий свет. Во время работы электросварки и резки плазмой, образованной электрической дугой, кроме видимого света появляется ультрафиолет. Этот вид излучения приводит к ожогам сетчатки глаз. Для защиты рабочее место огораживается переносными щитами, а резчик должен пользоваться защитным щитком.
  • Температура. После завершения работы края детали некоторое время остаются нагретыми до высокой температуры и прикосновение к ним может привести к ожогам. Для того, чтобы избежать подобных травм к разрезанным деталям можно прикасаться только в защитных рукавицах или через некоторое время, достаточное для остывания кромок.

Средняя стоимость трансформаторного плазмореза, собранного своими руками

Стоимость самодельного плазмореза зависит от цены комплектующих. В идеале такой аппарат собирается из различного старого хлама и запчастей, имеющихся в мастерской.

В любом случае следует ориентироваться на цену магазинного плазмореза, которая зависит от толщины разрезаемого металла, наличия дополнительных аксессуаров, фирмы производителя и других факторов.

Средняя стоимость подобных устройств зависит от толщины разрезаемого металла:

  • до 30 мм – 150–300 тыс. руб.;
  • 25 мм – 81–220 тыс. руб.;
  • 17 мм – 45–270 тыс. руб.;
  • 12 мм – 32–230 тыс. руб.;
  • 10 мм – 25–20 тыс. руб.;
  • 6 мм – 15–20 тыс. руб.

Совет! У разных производителей различная цена на комплектующие, поэтому один из способов сэкономить — это приобрести все детали по-отдельности и собрать аппарат самостоятельно из готовых элементов.

Параметры плазменной резки различных металлов

Несмотря на то, что все материалы можно резать в одном режиме, для улучшения качества обработки различные металлы и сплавы требуют разных режимов реза, газа и настройки оборудования:

  • Углеродистая сталь – воздух, азот, кислород. Диаметр сопла 3 мм, скорость реза 0,3-5,5 мм/мин.
  • Нержавеющая сталь – воздух, азот, водородно-аргонная смесь. Диаметр сопла 3 мм, скорость реза 0,3-5,5 мм/мин.
  • Алюминий – азот, водородно-аргонная смесь. Диаметр сопла 2-3 мм, скорость реза 0,1-1,6 мм/мин.
  • Медь и сплавы – воздух свыше 40 мм, азот – 5-15 мм. Диаметр сопла 3-3,5 мм, скорость реза 0,4-3 мм/мин

Информация! Скорость реза зависит от тока установки и толщины детали. При этом важно, чтобы конец дуги “не отставал” от ее начала.

Плазменная резка металла — это современный способ обработки. Наличие такого аппарата, сделанного из сварочного трансформатора, в мастерской расширяет возможности мастера.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий