Плазменная горелка своими руками. Воздушно-плазменная резка своими руками – технология работы. Самодельный плазморез схемы

Все чаще в небольших частных мастерских и на маленьких предприятиях используют аппараты плазменной резки металла вместо болгарок и других аппаратов. Воздушно-плазменная резка позволяет выполнять качественные прямые и фигурные резы, выравнивать кромки листового металла, делать проемы и отверстия, в том числе и фигурные, в металлических заготовках и другие более сложные работы. Качество получившегося реза просто великолепно, он получается ровным, чистым, практически без окалины и заусениц, а также аккуратным. С помощью технологии воздушно-плазменной резки можно обрабатывать практически все металлы, а также нетокопроводящие материалы, такие как бетон, керамическая плитка, пластик и дерево. Все работы выполняются быстро, заготовка нагревается локально, только в области реза, поэтому металл заготовки не меняет своей геометрии вследствие перегрева. С аппаратом плазменной резки или как его еще называют - плазморезом сможет справиться даже новичок без опыта сварки. Но чтобы результат не разочаровал, все же не помешает изучить устройство плазмореза, понять его принцип действия, а также изучить технологию, как работать аппаратом воздушно-плазменной резки.

Устройство аппарата воздушно-плазменной резки

Знание устройства плазмореза позволит не только более осознанно производить работы, но и создать самодельный аналог, для чего необходимы не только более глубокие знания, но и желательно инженерский опыт.

Аппарат воздушно-плазменной резки состоит из нескольких элементов, среди которых:

• Источник питания;
• Плазмотрон;
• Кабель-шланговый пакет;
• Воздушный компрессор.

Источник питания для плазмореза служит для того, чтобы преобразовывать напряжение и подавать на резак/плазмотрон определенную силу тока, благодаря чему загорается электрическая дуга. В качестве источника питания могут выступать трансформатор или инвертор.

Плазмотрон - основной элемент аппарата воздушно-плазменной резки, именно в нем происходят процессы, благодаря которым появляется плазма. Плазмотрон состоит из сопла, электрода, корпуса, изолятора между соплом и электродом и каналов для воздуха. Такие элементы как электрод и сопло являются расходными материалами и требуют частой замены.

Электрод в плазмотроне является катодом и служит для возбуждения электрический дуги. Самым распространенным металлом, из которого делают электроды для плазмотронов, является гафний.

Сопло имеет конусообразную форму, обжимает плазму и формирует плазменную струю. Вырываясь из выходного канала сопла, плазменная струя дотрагивается до заготовки и разрезает ее. Размеры сопла влияют на характеристики плазмореза, его возможности и технологию работы с ним. Самый распространенный диаметр сопла - 3 - 5 мм. Чем больше диаметр сопла, тем больший объем воздуха в единицу времени оно можно пропустить через себя. От количества воздуха зависит ширина реза, а также скорость работы плазморезом и скорость охлаждения плазмотрона. Самая распространенная длина сопла 9 - 12 мм. Чем больше длина сопла, тем аккуратнее рез. Но слишком длинное сопло больше подвержено разрушению, поэтому оптимально длину увеличивают на размер, равный 1,3 - 1,5 диаметра сопла. Следует учитывать, что каждому значению силы тока соответствует оптимальный размер сопла, который обеспечивает стабильное горение дуги и максимальные параметры резки. Уменьшать диаметр сопла и делать менее 3 мм нецелесообразно, так как значительно снижается ресурс всего плазмотрона.

Компрессор подает сжатый воздух в плазмотрон для образования плазмы. В аппаратах воздушно-плазменной резки воздух выступает в качестве и плазмообразующего газа, и защитного. Существуют аппараты со встроенным компрессором, как правило, они маломощные, а также аппараты с внешним воздушным компрессором.

Кабель-шланговый пакет состоит из электрокабеля, соединяющего источник питания и плазмотрон, а также шланга для подачи воздуха от компрессора в плазмотрон. Что конкретно происходит внутри плазмотрона, рассмотрим ниже.

Принцип работы аппарата воздушно-плазменной резки

Установка воздушно плазменной резки работает по описанному ниже принципу. После нажатия кнопки розжига, которая находится на ручке плазмотрона, от источника питания на плазмотрон начинает подаваться ток высокой частоты. В результате загорается дежурная электрическая дуга. По причине того, что образование электрической дуги между электродом и заготовкой напрямую затруднительно, то в качестве анода выступает наконечник сопла. Температура дежурной дуги составляет 6000 - 8000 °С, а столб дуги заполняет весь канал сопла.

Спустя пару секунд после розжига дежурной дуги в камеру плазмотрона начинает подаваться сжатый воздух. Он проходит сквозь дежурную электрическую дугу, ионизируется, нагревается и увеличивается в объеме в 50 - 100 раз. Форма сопла плазмотрона заужена книзу, благодаря чему воздух обжимается, из него формируется поток, который вырывается из сопла со скоростью, близкой к звуковой - 2 - 3 м/с. Температура ионизированного разогретого воздуха, вырывающегося из выходного отверстия сопла, может достигать 20000 - 30000 °С. Электропроводность воздуха в этот момент примерно равна электропроводности обрабатываемого металла.

Плазмой как раз и называется разогретый ионизированный воздух, вырывающийся из сопла плазмотрона. Как только плазма достигает поверхности обрабатываемого металла, зажигается рабочая режущая дуга, в этот момент дежурная дуга гаснет. Режущая дуга разогревает заготовку в месте соприкосновения, локально, металл начинает плавиться, появляется рез. Расплавленный металл вытекает на поверхность заготовки и застывает в виде капель и мелких частичек, которые тут же сдуваются потоком плазмы. Данный способ воздушно-плазменной резки называют резкой плазменной дугой (дуга прямого действия), так как обрабатываемый металл входит в электрическую схему и является анодом режущей дуги.

В описанном выше случае для разрезания заготовки используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги, а также плазмы столба и вытекающего из него факела. Для резки плазменной дугой используется дуга постоянного тока прямой полярности.

Плазменно-дуговая резка металла используется в таких случаях: если необходимо изготовить детали с фигурными контурами из листового металла, или изготовить детали с прямыми контурами, но так, чтобы не пришлось обрабатывать контуры дополнительно, для резки труб, полос и прутов, для вырезки отверстий и проемов в деталях и другого.

Но также есть еще один способ плазменной резки - резка плазменной струей . В таком случае режущая дуга загорается между электродом (катодом) и наконечником сопла (анодом), а обрабатываемая заготовка не включена в электрическую цепь . Часть плазмы выносится из плазмотрона в виде струи (дуга косвенного действия). Обычно такой способ резки используют для работы с неметаллическими нетокопроводящими материалами - бетоном, керамической плиткой, пластмассой.

Подача воздуха в плазмотрон прямого действия и косвенного действия производится по-разному. Для резки плазменной дугой требуется аксиальная подача воздуха (прямая) . А для резки плазменной струей требуется тангенциальная подача воздуха.

Тангенциальная или вихревая (осевая) подача воздуха в плазмотрон необходима для того, чтобы катодное пятно располагалось строго по центру. Если тангенциальная подача воздуха нарушена, неизбежно смещение катодного пятна, а с ним и плазменной дуги. В результате плазменная дуга горит не стабильно, иногда загорается две дуги одновременно, а также весь плазмотрон выходит из строя. Воздушно-плазменная резка самодельная не способна обеспечить тангенциальную подачу воздуха. Так как для устранения турбулентностей внутри плазмотрона используют сопла специальной формы, а также вкладыши.

Сжатый воздух используется для воздушно-плазменной резки таких металлов:

• Меди и сплавов меди - толщиной не более 60 мм;
• Алюминия и сплавов алюминия - толщиной до 70 мм;
• Стали толщиной до 60 мм.

А вот для резки титана воздух использовать категорически нельзя. Более детально тонкости работы аппаратом ручной воздушно-плазменной резки рассмотрим ниже.

Как выбрать аппарат воздушно-плазменной резки

Чтобы сделать правильный выбор плазмореза для частных бытовых нужд или маленькой мастерской, необходимо точно знать для каких целей он будет использоваться. С какими заготовками придется работать, из какого материала, какой толщины, какова интенсивность загрузки аппарата и многое другое.

Для частной мастерской вполне может сгодиться инвертор, так как у таких аппаратов более стабильная дуга и больший на 30 % КПД. Трансформаторы подходят для работы с заготовками большей толщины и не боятся перепадов напряжения, но при этом они больше весят и менее экономичны.

Следующая градация - плазморезы прямого и косвенного действия. Если планируется резать только металлические заготовки, то необходим аппарат прямого действия.

Для частной мастерской или домашних нужд необходимо приобретать ручной плазморез с встроенным или внешним компрессором, рассчитанный на определенную силу тока.

Сила тока плазмореза и толщина металла

Сила тока и максимальная толщина заготовки - основные параметры для выбора аппарата воздушно-плазменной резки. Они взаимосвязаны между собой. Чем большую силу тока может подавать источник питания плазмореза, тем более толстую заготовку можно обрабатывать с помощью данного аппарата.

Выбирая аппарат для личных нужд, необходимо точно знать, какой толщины заготовки будут обрабатываться и из какого металла. В характеристиках плазморезов указывается и максимальная сила тока, и максимальная толщина металла. Но обратите внимание на то, что толщина металла указана из расчета на то, что обрабатываться будет черный металл, а не цветной и не нержавейка. А сила тока указана не номинальная, а максимальная, на данных параметрах аппарат может работать совсем непродолжительное время.

Для резки разных металлов требуется различная сила тока. Точные параметры можно увидеть в таблице ниже.

Таблица 1. Сила тока, необходимая для резки различных металлов.

Например, если планируется резать стальную заготовку толщиной 2,5 мм, то необходима сила тока 10 А. А если заготовка выполнена из цветного металла, например, меди толщиной 2,5 мм, то сила тока должна быть 15 А. Чтобы рез получился высокого качества, необходимо учитывать некий запас мощности, поэтому лучше приобрести плазморез, рассчитанный на силу тока в 20 А.

На аппарат воздушно-плазменной резки цена напрямую зависит от его мощности - выдаваемой силы тока. Чем больше сила тока, тем дороже аппарат.

Режим работы - продолжительность включения (ПВ)

Режим работы аппарата определяется интенсивностью его загрузки. На всех аппаратах указан такой параметр, как продолжительность включения или ПВ. Что она означает? Например, если указана ПВ=35%, то это означает, что плазморезом можно работать 3,5 минуты, а затем ему необходимо дать остыть в течение 6,5 минут. Цикл продолжительности включения рассчитан на 10 минут. Есть аппараты с ПВ 40%, 45%, 50%, 60%, 80%, 100%. Для бытовых нужд, где аппарат не будет использоваться постоянно, достаточно аппаратов с ПВ от 35% до 50%. Для машинной резки с ЧПУ используются плазморезы с ПВ=100%, так как они обеспечивают непрерывную работу в течение всей смены.

Обратите внимание, что в процессе работы с ручной воздушно-плазменной резкой существует необходимость переместить плазмотрон или перейти на другой конец заготовки. Все эти интервалы учитываются в счет времени охлаждения. Также продолжительность включения зависит от загрузки аппарата. Например, с начала смены даже плазморез с ПВ=35% может без перерыва работать 15 - 20 минут, но чем чаще им будут пользоваться, тем короче будет время беспрерывной работы.

Воздушно-плазменная резка своими руками - технология работы

Плазморез выбрали, с принципом работы и устройством ознакомились, пора приступать к работе. Чтобы не наделать ошибок, для начала не помешает ознакомиться с технологией работы с аппаратом воздушно-плазменной резки. Как соблюсти все меры безопасности, как подготовить аппарат к работе и правильно подобрать силу тока, а затем, как разжечь дугу и соблюдать необходимую дистанцию между соплом и поверхностью заготовки.

Позаботьтесь о безопасности

Воздушно-плазменная резка сопряжена с рядом опасностей: электрический ток, высокая температура плазмы, раскаленный металл и ультрафиолетовое излучение.

• Работать необходимо в специальной экипировке: темные очки или щиток сварщика (4 - 5 класс затемнения стекла), плотные перчатки на руках, штаны из плотной ткани на ногах и закрытая обувь. При работе с резаком могут образовываться газы, которые представляют угрозу для нормальной работы легких, поэтому на лицо необходимо надевать маску или респиратор.
• Плазморез подключается в сеть через УЗО.
• Розетки, рабочая подставка или стол, окружающие предметы должны быть хорошо заземлены.
• Силовые кабели должны быть в идеальном состоянии, не допускается повреждение обмотки.

То, что сеть должна быть рассчитана на то напряжение, которое указано на аппарате (220 В или 380 В), это само собой разумеющееся. В остальном же соблюдение техники безопасности поможет избежать травм и профзаболеваний.

Подготовка аппарата воздушно-плазменной резки к работе

Как подключить все элементы аппарата воздушно-плазменной резки, подробно описано в инструкции к аппарату, поэтому сразу перейдем к дальнейшим нюансам:

• Аппарат необходимо установить так, чтобы к нему был доступ воздуха. Охлаждение корпуса плазмореза позволит дольше работать без перерыва и реже отключать аппарат для охлаждения. Место расположения должно быть таким, чтобы на аппарат не попадали капли расплавленного металла.
• Воздушный компрессор подключается к плазморезу через влаго- и маслоотделитель. Это очень важно, так как попавшие в камеру плазмотрона вода или капли масла могут привести к выходу из строя всего плазмотрона или даже его взрыву. Давление подаваемого в плазмотрон воздуха должно соответствовать параметрам аппарата. Если давление будет недостаточным, то плазменная дуга будет нестабильной, часто будет гаснуть. Если давление будет избыточным, то могут придти в негодность некоторые элементы плазмотрона.
• Если на заготовке, которую собираетесь обрабатывать, есть ржавчина, окалина или масляные пятна, их лучше отчистить и удалить. Хоть воздушно-плазменная резка и позволяет резать ржавые детали, все же лучше перестраховаться, так как при нагреве ржавчины выделяются ядовитые пары. Если планируется резать емкости, в которых хранились горючие материалы, то их необходимо тщательно отчистить.

Чтобы рез получился ровным, параллельным, без окалины и наплывов, необходимо правильно подобрать силу тока и скорость резки. В представленных ниже таблицах указаны оптимальные параметры резки различных металлов различной толщины.

Таблица 2. Сила и скорость резки с помощью аппарата воздушно-плазменной резки заготовок из различных металлов.

Первое время подбирать скорость ведения резака будет сложно, необходим опыт. Поэтому поначалу можно ориентироваться на такое правило: вести плазмотрон необходимо так, чтобы с обратной стороны заготовки были видны искры. Если искр не видно, значит, заготовка не разрезана насквозь. Обратите также внимание, что слишком медленное ведение резака негативно сказывается на качестве реза, на нем появляются окалина и наплывы, а также может нестабильно гореть дуга и даже гаснуть.

Теперь можно приступать к самому процессу резки.

Перед тем как зажечь электрическую дугу, плазмотрон следует продуть воздухом, чтобы удалить случайный конденсат и инородные частицы. Для этого необходимо нажать, а затем отпустить кнопку поджига дуги. Так аппарат переходит в режим продувки. Спустя примерно 30 секунд можно нажимать кнопку поджига и удерживать ее. Как уже описывалось в принципе работы плазмореза, между электродом и наконечником сопла загорится дежурная (вспомогательная, пилотная) дуга. Как правило, она горит не долее 2 секунд. Поэтому за это время необходимо зажечь рабочую (режущую) дугу. Способ зависит от вида плазмотрона.

Если плазмотрон прямого действия, то необходимо сделать короткое замыкание: после образования дежурной дуги необходимо нажать кнопку розжига - прекращается подача воздуха и контакт замыкается. Затем воздушный клапан открывается автоматически, поток воздуха вырывается из клапана, ионизируется, увеличивается в размерах и выводит искру из сопла плазмотрона. В результате загорается рабочая дуга между электродом и металлом заготовки.

Важно! Контактный поджиг дуги не означает, что плазмотрон необходимо прикладывать или прислонять к заготовке.

Как только загорится режущая дуга, дежурная дуга гаснет. Если не получилось зажечь рабочую дугу с первого раза, необходимо отпустить кнопку розжига и нажать ее снова - начнется новый цикл. Причин, по которым может не зажигаться рабочая дуга, несколько: недостаточное давление воздуха, неправильная сборка плазмотрона или другие неполадки.

В процессе работы также бывают случаи, когда режущая дуга гаснет. Причина, скорее всего, в изношенности электрода или несоблюдении расстояния между плазмотроном и поверхностью заготовки.

Расстояние между горелкой плазмотрона и металлом

Ручная воздушно-плазменная резка сопряжена с той трудностью, что необходимо соблюдать расстояние между горелкой/соплом и поверхностью металла. При работе рукой это довольно сложно, так как даже дыхание сбивает руку, и рез получается неровным. Оптимальное расстояние между соплом и заготовкой 1,6 - 3 мм, для его соблюдения используются специальные дистанционные упоры, ведь сам плазмотрон нельзя прижимать к поверхности заготовки. Упоры надеваются сверху на сопло, затем плазмотрон опирается упором на заготовку и выполняется рез.

Обратите внимание, что держать плазмотрон необходимо строго перпендикулярно заготовке. Допустимый угол отклонения 10 - 50 °. Если заготовка слишком тонкая, то резак можно держать под небольшим углом, это позволит избежать сильных деформаций тонкого металла. Расплавленный металл при этом не должен попадать на сопло.

Работы с воздушно-плазменной резкой своими руками вполне можно осилить самостоятельно, только важно помнить о технике безопасности, а также о том, что сопло и электрод - расходные материалы, которые требуют своевременной замены.

Заводской аппарат для плазменной резки. Наша задача: сделать аналог своими руками

Сделать функциональный плазморез своими руками из серийного сварочного инвертора не так уж сложно, как это может показаться на первый взгляд. Для того чтобы решить эту задачу, необходимо подготовить все конструктивные элементы такого устройства:

• плазменный резак (его также называют плазмотроном);
• сварочный инвертор или трансформатор, который будет выступать в роли источника электрического тока;
• компрессор, при помощи которого будет создаваться струя воздуха, необходимая для формирования и охлаждения потока плазмы;
• кабели и шланги для объединения в одну систему всех конструктивных элементов аппарата.

Плазморез, в том числе и самодельный, успешно используется для выполнения различных работ как в производственных, так и в домашних условиях. Незаменим такой аппарат в тех ситуациях, когда необходимо выполнить точный, тонкий и высококачественный рез заготовок из металла. Отдельные модели плазморезов по своим функциональным возможностям позволяют использовать их в качестве сварочного аппарата. Такая сварка выполняется в среде защитного газа аргона.

При выборе для комплектации самодельного плазмотрона источника питания важно обращать внимание на силу тока, которую такой источник сможет вырабатывать. Чаще всего для этого выбирают инвертор, обеспечивающий высокую стабильность процессу плазменной резки и позволяющий более экономно расходовать электроэнергию. Отличаясь от сварочного трансформатора компактными габаритами и легким весом, инвертор более удобен в использовании. Единственным минусом применения инверторных плазморезов является трудность раскроя с их помощью слишком толстых заготовок.

При сборке самодельного аппарата для выполнения плазменной резки можно использовать готовые схемы, которые несложно найти в интернете. В Сети, кроме того, есть видео по изготовлению плазмореза своими руками. Используя при сборке такого устройства готовую схему, очень важно строго ее придерживаться, а также обращать особенное внимание на соответствие конструктивных элементов друг другу.

Схемы плазмореза на примере аппарата АПР-91

В качестве донора при рассмотрении принципиальной электрической схемы мы будем использовать АПР-91.

Схема силовой части (нажмите для увеличения)

Схема управления плазмореза (нажмите для увеличения)

Схема осциллятора (нажмите для увеличения)

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 , 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.

Благодаря компактности и небольшому весу плазморезы на основе инверторов можно использовать при выполнении работ даже в самых труднодоступных местах, что исключено для громоздких и тяжелых сварочных трансформаторов. Огромным преимуществом инверторных источников питания является и то, что они обладают высоким КПД. Это делает их очень экономичными в плане потребления электроэнергии устройствами.

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.

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.

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.

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.

Наиболее оптимальным является сопло, диаметр которого составляет 30 мм. От длины данного элемента зависит аккуратность и качество исполнения реза. Однако слишком длинным сопло также не стоит делать, поскольку это способствует слишком быстрому его разрушению.

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.

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.

Особенности работы плазмореза

Чтобы сделать плазморез, используя для его изготовления инвертор, необходимо разобраться в том, как такой аппарат работает.

После включения инвертора электрический ток от него начинает поступать на электрод, что приводит к зажиганию электрической дуги. Температура дуги, горящей между рабочим электродом и металлическим наконечником сопла, составляет порядка 6000–8000 градусов. После зажигания дуги в камеру сопла подается сжатый воздух, который проходит строго через электрический разряд. Электрическая дуга нагревает и ионизирует проходящий через нее воздушный поток. В результате его объем увеличивается в сотни раз, и он становится способным проводить электрический ток.

При помощи сопла плазмореза из токопроводящего воздушного потока формируется уже струя плазмы, температура которой активно повышается и может доходить до 25–30 тысяч градусов. Скорость плазменного потока, за счет которого и осуществляется резка деталей из металла, на выходе из сопла составляет порядка 2–3 метров в секунду. В тот момент, когда струя плазмы соприкасается с поверхностью металлической детали, электрический ток от электрода начинает поступать по ней, а первоначальная дуга гаснет. Новая дуга, которая горит между электродом и обрабатываемой деталью, называется режущей.

Характерной особенностью плазменной резки является то, что обрабатываемый металл плавится только в том месте, где на него воздействует плазменный поток. Именно поэтому очень важно сделать так, чтобы пятно воздействия плазмы находилось строго по центру рабочего электрода. Если пренебречь этим требованием, то можно столкнуться с тем, что будет нарушен воздушно-плазменный поток, а значит, ухудшится качество выполнения реза. Для того чтобы соблюсти эти важные требования, используют специальный (тангенциальный) принцип подачи воздуха в сопло.

На промышленных предприятиях, небольших мастерских, при проведении строительных и ремонтных работ используются ручной плазморез, когда необходимо сделать сварку или резку изделий из металла, а также специальное оборудование оснащенное системами ЧПУ. Для выполнения небольших по объему работ, может использоваться плазморез собранный своими руками из инвертора, который способен обеспечить высокое качество реза или шва с учетом выполняемых операций.

Принцип действия плазмореза

При включении источника питания ток начинает поступать в рабочую зону во внутреннюю камеру плазмореза, где активируется электрическая дежурная дуга между наконечником сопла и электродом. Образующая дуга заполняет канал сопла, куда под большим давлением начинает подаваться воздушная смесь, которая за счет высокой температуры 6000-8000 °C сильно нагревается и увеличивается в объеме от 50 до 100 раз. За счет внутренней формы сужающегося сопла, которое имеет форму конуса поток воздуха, сжимается, разогреваясь до температуры на выходе равной 25000 — 30000 °C, с образованием плазменной струи производящей резку обрабатываемой болванки. Причем первоначально активированная дежурная дуга гаснет и активируется рабочая между электродом и изделием из металла. Образующиеся продукты от воздействия плазменного горения и плавки металла удаляются за счет силы струи.

Рис 1 Проведение операций по разделке металла, где необходим раскрой или сварка изделия, используя ручной самодельный изготовленный своими руками или профессиональный плазморез.

Оптимальными показателями для рабочего процесса являются:

1. подача газа со скоростью до 800 м/сек;
2. показатель тока может составлять до 250 — 400 А.

Схема 1. Чертеж процесса плазменной разделки обрабатываемого изделия.

Ручной плазморез собранный с использованием инвертора в основном применяется для обработки заготовок и отличается небольшим весом и экономным расходом электроэнергии.

Подбор составных частей плазмореза

Для сборки плазменного резака, используя чертежи (на базе инвертора), своими руками необходимы агрегаты:

1. устройство подачи газа под давлением – компрессор;
2. плазменный резак;
3. электротехническое устройство – инвертор, обеспечивающий силу тока для образования электрической дуги;
4. рабочие шланги высокого давления для подачи воздуха и защищенный электрический кабель.

Для подачи воздуха подбираем компрессор с учетом выходного объема в течение 1 мин. Производственные компании выпускают 2 вида компрессоров:

1. аппарат поршневой;
2. аппарат винтовой (который обладает меньшим расходом электроэнергии, легче, но 40-50% дороже).

Рис. 2 Плазморез (аппарат) с комплектом кабеля для резака и соединения с заготовкой (в качестве анода).

Поршневые компрессоры подразделяются на масляные и без применения масла, по принципу привода — с ременным или прямым соединением элементов.
При эксплуатации компрессоров необходимо соблюдать ряд правил:

1. при отрицательной температуре окружающей среды необходимо предварительно прогревать масло, содержащееся в картере;
2. необходимо регулярно менять воздушный (входной) фильтр;
3. строго контролировать уровень масла в картере;
4. не реже 1 раз полгода необходимо осуществлять полную очистку агрегатов от посторонних примесей;
5. по окончании работ необходимо сделать сброс давления (с помощью регулятора) в системе.

При ремонтных работах часто используется продукция компании ORLIK KOMRESSOR (Чехия). Аппарат ORL 11 позволяет производить резку заготовки с использованием силы тока 200-440 А и воздушно-газового потока поступающего под давлением.

В комплект оборудования входит:

1. компрессор;
2. блок фильтров магистральных для воздушно-газовой смеси;
3. осушители газа;
4. ресивер.

На выходе из агрегата поступает очищенный воздух от масла, пыли и влаги. Примером винтовых компрессоров является продукция фирмы Atlas Copco (Швеция) серии СА. Устройство оснащено для очищения воздуха автоматической системой удаления конденсата.

Плазматрон — специальный аппарат, в котором с помощью электрического тока образуется электродуга разогревающая в камере подаваемый под давлением воздух с образованием режущего потока плазмы.

Резак состоит из элементов:

1. специального держателя с электродом;
2. изолирующей прокладки разделяющей сопло и электродный узел;
3. камеры образования плазмы;
4. сопла выходного для образования плазменной струи (см. чертежи);
5. снабжающих систем;
6. элементов тангенциальной подачи плазмы (на некоторых моделях) для стабилизации дугового разряда.

По способу выполнения работ (сварка или резка) резаки подразделяются:

1. Двухпоточные, используемые в восстановительных, окислительных и инертных средах.
2. Газовые инертные (с использованием гелия, аргона), восстановительные (водорода, азота).
3. Газовые окислительные (в состав воздушно-газовой смеси входит кислород).
4. Газовые с применением стабилизационной (газожидкостной) дуги.

Катод плазматрона изготавливается в виде стержня или вставок из вольфрама, гафния, циркония. Широкое распространение получили плазматроны с гильзовым катодом, применяемым при резке с использованием воздушно-газовой потока под давлением.

Для проведения резки изделий в окислительной среде используется пустотный катод, изготовленный из меди с принудительной системой охлаждения с помощью воды.

Рис. 3 Переносной аппарат (инвертор) для осуществления плазменной резки.

Плазморез двухпоточный (инверторный) оснащаются 2-мя соосными соплами наружным и внутренним. Поступающий газ во внутреннее сопло считается первичным, а наружное – дополнительным, причем газы могут иметь различный состав и объем.

Плазморез со стабилизацией дуги за счет подачи газожидкостного потока имеет отличие, которое заключается в подаче воды в факельную камеру для стабилизации состояния дугового разряда.

Для активации рабочей дуги в качестве анода используется заготовка, которая с помощью зажимов и кабеля подсоединяется к инвертору.

В качестве энергетической установки для осуществления процесса плазменной резки используется устройство (инвертор), обеспечивающее необходимую силу тока, которое обладает более высоким КПД, чем трансформатор, но возможности по обработке металла у трансформатора значительно выше.

Схема 2. Чертеж источника питания плазматрона своими руками.

Преимущества инвертора:

1. возможность равномерно изменять параметры;
2. небольшой вес;
3. устойчивое состояние рабочей дуги;
4. высокое качество реза или сварки.

В комплект оборудования также входит набор шлангов высокого давления для подсоединения стационарного компрессора и соединительный электрический кабель.

Для сборки плазмореза своими руками разрабатывается схема устройства с указанием необходимых агрегатов отвечающих требуемым характеристикам, которая должна включать все дополнения и изменения, используемые при сборке с приведением необходимых расчетов наиболее важных показателей. Самодельный плазморез своими руками можно собрать, используя готовые блоки и агрегаты, производимые специализированными компаниями при этом необходимо сделать точные расчеты и согласование выходных параметров протекающих процессов.

Особенности маркировки плазморезов

Выпускаемые промышленными предприятиями плазморезы можно разделить на 2 категории:

1. агрегаты машинной резки;
2. ручные.

Ручные резаки более доступны по цене при необходимости сборки своими руками. Производимые модели имеют специальную маркировку:

1. ММА – аппарат предназначен для дуговой сварки с помощью индивидуального электрода;
2. CUT – аппарат (плазморез) используется для разделки металла;
3. TIQ — аппарат применяется для работ, где необходима аргонная сварка.

Производственные предприятия выпускают оборудование для резки металла:

1. Профи CUT 40 (горелка РТ-31, допустимая толщина реза – 16 мм, расход воздушно-газовой смеси– 140 л/мин, ресивер объемом 50 л);
2. Профи CUT 60 (горелка Р-80, допустимая толщина реза заготовки — 20 мм, расход воздушно-газовой смеси – 170 л/мин.);
3. Профи CUT 80 (горелка Р. – 80, допустимая толщина реза заготовки – 30 мм, расход воздушно-газовой смеси – 190 л/мин.);
4. Профи CUT 100 (горелка А-101, допустимая толщина реза заготовки – 40 мм, расход воздушно-газовой смеси — 200 л/мин.), ресивер объемом 100 л.

Изготовление плазмореза с ЧПУ своими руками

Плазморез оснащенный ЧПУ должен иметь унифицированную сборку, используя чертежи, выполненные на основе подготовленного технического задания изделия, куда входят:

Чертежи всех блоков плазмореза можно приобрести с учетом требуемой мощности и характеристик установки и финансовых возможностей или сделать своими руками при наличии опыта и знаний.

Для комплектования и сборки станка с ЧПУ необходимо, используя чертежи, изготовить ряд элементов:

1. основание для сварки стола;
2. собирается прочная рама с последующей окраской;
3. крепятся опорные стойки;
4. собирается водяной стол;
5. устанавливаются крепления и сами рейки;
6. монтируются направляющие линейные;
7. монтируется облицовка стола;
8. устанавливаются направляющие совместно с порталом;
9. портал оснащается двигателем и сигнальными датчиками;
10. монтируются направляющие, двигатель направляющей Y и зубчатая рейка регулирования позиционирования;
11. монтируется направляющая с оснащением двигателем;
12. монтируется сигнальный датчик поверхности металла;
13. монтируется кран для удаления воды со стола;
14. прокладываются соединительные кабели-каналы X.Z.Y;
15. провода изолируются и закрываются с помощью облицовки;
16. монтируется рабочий резак;
17. собирается и монтируется устройство с ЧПУ.

Проведение операций по изготовлению и сборке плазмотрона с ЧПУ, должны выполняться только при наличии квалифицированных специалистов. Схема устройства (чертежи) должна включать все необходимые элементы, обеспечивающие высокое качество работы и безопасность выполнения резки металла. Оснащение предприятий оборудованием с ЧПУ позволяет повысить производительность труда и сложность выполнения операций. Сделать производственные процессы, выполняемые с помощью оборудования с ЧПУ более экономичными за счет повышения производительности труда и сокращения скорости обработки изделий.

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

Плазменная резка очень широко применяется в различных отраслях строительства и производства. Удобство работы и качество конечного результата подобного метода обработки снискали огромную популярность у специалистов. Именно поэтому многие начинающие мастера и даже отдельные бригады часто задают вопрос о том, как сделать плазморез из инвертора своими руками, поскольку оригинальное устройство стоит довольно дорого и все желают сэкономить, используя имеющееся оборудование.

Назначение

Прежде всего, данное устройство позволяет производить быструю резку различных металлов. Это очень удобно при создании всевозможных конструкций без использования другого инструмента. Также ручной плазморез может использовать разные электроды, при помощи которых производится сварка.

Процесс соединения металлов с использованием агрегата предполагает использование метода пайки. Поэтому главным преимуществом такого оборудования является то, что благодаря ему можно соединять совершенно разные металлы, используя высокотемпературный припой.

Отдельного внимания заслуживает применение такого инструмента в кузнечном деле. Дело в том, что с его помощью можно производить закаливание, отжиг, термическую зачистку и сваривание черных и цветных металлов вместе. Поэтому наличие его в подобном производстве является необходимостью, позволяющей сильно сэкономить время.

Конструктивные особенности

Собирая плазморез из инвертора своими руками, необходимо знать его устройство и комплектацию. Однако сразу стоит отметить тот факт, что некоторые детали намного проще приобрести в готовом виде, чем создавать самостоятельно.

Типовой аппарат состоит из плазмотрона, который также очень часто называют “резак”, воздушного компрессора и шланго-кабельного пакета.

• Источник питания необходим для того, чтобы подавать на устройство ток определенной силы. Фактически он является сердцем аппарата, и от него зависят его технические характеристики.
• Не менее важным является и сам резак или плазмотрон. Он имеет определенную конструкцию, которая значительно отличается от подобных изделий на Сразу стоит отметить, что создавая плазморез из инвертора своими руками, именно эту деталь лучше приобретать в магазине. Это значительно облегчит эксплуатацию и решит массу проблем с заменой некоторых элементов.
• Компрессор в аппарате, работающем с использованием тока силой не более 200 А, необходим для подачи воздуха, который выполняет функции охлаждения и позволяет создать плотный пучок плазмы. Для более мощных установок применяют аргон, гелий, водород, азот, кислород и их смеси.
• Кабель-шланговый пакет выполняет функции соединительного элемента, через который поступает электрический ток от источника питания и воздух с компрессора на плазматрон.

Трансформатор или инвертор

Обычно установка плазменной резки металла в качестве источника питания использует инвертор или Оба эти варианта отлично подходят для самостоятельного изготовления, но прежде чем определиться с выбором, необходимо знать, какие есть между ними отличия и как это сказывается на технических характеристиках конечного изделия.

• Типовой плазморез из сварочного инвертора является самым эффективным и экономным. Его КПД на 30% больше, чем у агрегатов, использующих трансформатор, и он выдает стабильную дугу. Однако подобное устройство может выполнять только строго определенные задачи, работая с материалами определенной толщины.
• При использовании трансформатора нужно помнить о том, что данное изделие довольно громоздкое и требует места для размещения. При этом его мощность дает возможность работать с крупными деталями довольно большой толщины. Именно поэтому его устанавливают в стационарных помещениях или на специальных передвижных платформах.

Учитывая такие особенности обоих агрегатов, лучше всего создавать плазморез из инвертора, своими руками соединяя уже готовый источник питания и остальные детали в определенной последовательности.

Необходимое оборудование

Прежде всего, необходимо приобрести все необходимые элементы. Однако сразу стоит отметить тот факт, что для того, чтобы установка получилась качественной и практичной, многие из них придется приобрести в готовом виде.

Инвертор

Данный узел можно взять из готового сварочного аппарата. Его стоимость относительно невелика, хотя это можно считать самым дорогим вложением в этот проект. Обычно специалисты при выборе этого устройства ориентируются на определенную мощность. Ее определяют, ориентируясь на объем работы и ее специфику.

Некоторые специалисты предпочитают создавать инвертор самостоятельно, подбирая детали под конкретные нужды или используя уже имеющиеся материалы. Однако, как показывает практика, намного проще использовать уже готовый агрегат, поскольку он более надежный, а при его изготовлении использовались определенные стандарты.

Резак

Создавая самодельный плазморез, мастера часто допускают ошибку при попытке полностью создать сам резак, на который будет подаваться ток и воздух. Дело в том, что данное изделие состоит из ручки, элементов подвода и сопла. При этом последнее при интенсивном использовании очень быстро изнашивается и нуждается в периодической замене. Именно поэтому сопло рекомендуется приобретать заводское, а остальные элементы можно изготовить и самостоятельно. Однако профессионалы считают, что не стоит тратить много сил и средств на самостоятельное создание этого элемента, поскольку намного проще приобрести его в готовом виде.

Компрессор

Обычно плазморез, инструкция к которому предполагает использование инертного газа или кислорода, предпочитают подключать к баллонам со специальными смесями. Дело в том, что именно они позволяют получить наиболее плотный пучок плазмы и создает лучшее охлаждение. Однако при бытовом применении проще и экономней использовать обычный компрессор.

Сразу стоит отметить тот факт, что этот агрегат вполне можно создать самостоятельно, используя обычный баллон в качестве ресивера. Сам компрессор можно взять из автомобиля ЗИЛ или же от холодильника. Однако при этом очень важно правильно произвести регулировку давления. Обычно специалисты делают это опытным путем непосредственно при работе.

Кабель-шланговый пакет

Данное оборудование можно приобрести как и в комплекте к конкретному агрегату, так и отдельно друг от друга. Дело в том, что оно состоит из шлангов, которые рассчитаны на необходимое для работы давление, и кабеля определенного сечения. При этом стоит помнить, что проводник подбирают под мощность самого инвертора, поскольку в противном случае он будет перегреваться и может возникнуть вероятность возгорания и даже поражения электрическим током.

Сборка

Весь процесс изготовления заключается в том, что нужно подключить сопло для плазмореза к компрессору и инвертору. Для этого и используется кабель-шланговый пакет. Лучше всего здесь использовать специальные клемы и зажимы, которые позволяют производить как сборку, так и разборку очень быстро. Подобный подход дает возможность получить компактное устройство, которое можно удобно перевозить по месту произведения работ, что очень ценится специалистами.

• 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 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.

Вывод

Рассмотрев вопрос, как сделать плазморез с использованием инвертора, можно понять, что практически все необходимое оборудование придется приобретать у различных производителей. Фактически само изготовление является элементарной сборкой. Однако даже при таком подходе можно значительно сэкономить, поскольку полноценный комплект нового агрегата будет стоит в несколько раз больше.