Плазменная сварка своими руками схемы чертежи. Собираем самодельный плазменный резак

Плазменная резка активно используется во многих промышленных областях. Однако плазморез вполне способен пригодиться частному мастеру. Аппарат позволяет с высокой скоростью и качеством резать любые токопроводящие и не токопроводящие материалы. Технология работы создает возможность обработки любых деталей или создания фигурных резов, которая осуществляется дугой плазмы высокой температурой. Создается поток базовыми составляющими – электрическим током и воздухом. Но выгоды от использования аппарата несколько омрачаются ценой заводских моделей. Чтобы обеспечить себя возможностью работы можно создать плазморез своими руками. Далее приводим подробную инструкцию с порядком действий и перечнем оборудования, которое необходимо.

Что выбрать: трансформатор или инвертор?

За счет наличия особенностей и параметров аппаратов для проведения плазменной резки возможно разделить их на типы. Наибольшую популярность завоевали инверторы и трансформаторы. Стоимость аппарата каждой модели будет определяться заявленной мощностью и рабочими циклами.

Инверторы обладают малым весом, компактными габаритами и минимально потребляют электроэнергию. К недостаткам оборудования можно отнести повышенную чувствительность к перепадам напряжения. Не каждый инвертор способен функционировать в особенностях режима нашей электрической сети. Если выходит из строя система защиты аппарата, то необходимо обращаться в сервисный центр. Также инверторные плазморезы обладают ограничением по номинальной мощности – не более 70 ампер и малым периодом включения оборудования при большом токе.

Трансформатор, по традиции, считается более надежным, чем инвертор. Они даже при ощутимом падении напряжения теряют только часть мощности, но не ломаются. Это свойство определяет более высокую стоимость. Плазморезы на основе трансформатора могут работать и включаться в рабочий режим на больший срок. Подобное оборудование применяется в автоматических линиях с ЧПУ. Отрицательным моментом трансформаторного плазмореза будет значительная масса, высокое энергопотребление и размеры.

Наибольшее значение толщины металла, которое способен резать плазморез составляет от 50 до 55 миллиметров. Среднее значение мощности оборудования равняется 150 – 180 А.

Средняя стоимость заводских аппаратов

Ассортимент плазморезов для ручной резки материалов сейчас поистине огромен. Ценовые категории также различны. Цену аппаратов определяют следующие факторы:

• Тип устройства;
• Производитель и страна производства;
• Максимально возможная глубина реза;
• Модель.

Решив изучить возможность покупки плазмореза, необходимо интересоваться стоимостью дополнительных элементов и комплектующих к оборудованию, без которых полноценно работать будет сложно. Средние цены на аппараты в зависимости от толщины разрезаемого металла составляют:

• До 6 мм – 15 000 – 20 000 рублей;
• До 10 мм – 20 000 – 25 000;
• До 12 мм – 32 000 – 230 000;
• До 17 мм – 45 000 – 270 000;
• До 25 мм – 81 000 – 220 000;
• До 30 мм – 150 000 – 300 000.

Популярными аппаратами являются «Горыныч», «Ресанта» ИПР-25, ИПР-40, ИПР-40 К.

Как можно увидеть ценовой диапазон обширен. В связи с этим актуальность самодельного плазмореза повышается. Изучив инструкции вполне можно создать аппарат, ничуть не уступающих по техническим характеристикам. Подобрать инвертор или трансформатор можно по цене существенно ниже, чем представленные расценки.

Принцип действия

После нажатия на кнопку розжига происходит пуск источника электроэнергии, подающий в рабочий инструмент высокочастотный ток. Возникает дуга (дежурная) между расположенным в резаке (плазмотроне) наконечником и электродом. Температурный диапазон от 6 до 8 тысяч градусов. Стоит заметить, что рабочая дуга создается не моментально, существует определенная задержка.

Затем в полость плазмотрона поступает сжатый воздух. Для этого предназначается компрессор. Проходя сквозь камеру с дежурной дугой на электроде, он подвергается нагреву и увеличивается в объеме. Процесс сопровождается ионизацией воздуха, что переводит его в токопроводящее состояние.

Через узкое сопло плазмотрона полученный поток плазмы подается к обрабатываемой детали. Скорость потока составляет 2 – 3 м/с. Воздух в ионизированном состоянии способен нагреваться до 30 000°С. В этом состоянии значение электропроводимость воздуха близка к проводимости металлических элементов.

После контакта плазмы с разрезаемой поверхностью дежурная дуга отключается и действовать начинает рабочая. Далее осуществляется плавка в точках резки, из которых расплавленный металл продувается подаваемым воздухом.

Отличия аппаратов прямого и косвенного действия

Имеются различные типы аппаратов, отличающихся принципами работы. В оборудовании прямого действия предполагается работа электрической дуги. Она приобретает цилиндрическую форму и непосредственно соединяется с газовой струёй. Подобная конструкция оборудования позволяет обеспечить высокую температуру дуге (до 20 000°С) и высокоэффективную охлаждающую систему для других компонентов плазмореза.

В аппаратах косвенного действия работа предполагается с меньшим КПД. Это определяет их меньшее распространение в производстве. Конструктивная особенность оборудования состоит в том, что активные точки цепи размещаются на особых вольфрамовых электродах или трубе. Применяются они чаще для проведения нагрева и напыления, но для резки практически не используются. Чаще всего применяются в ремонте автомобилей.

Общей чертой является присутствие в конструкции воздушного фильтра (продлевает срок эксплуатации электрода, обеспечивает быстрый запуск оборудования) и охладителя (создает условия для длительной эксплуатации аппарата без перерыва). Отличным показателем является возможность непрерывной работы устройства на протяжении 1 часа с 20-минутным перерывом.

Конструкция

При должном желании и умении самодельный плазморез способен создать любой желающий. Но чтобы он мог полноценно и эффективно функционировать необходимо соблюдать определенные правила. Желательно примерять инвертор, т.к. именно он способен обеспечить стабильную подачу тока и стабильную работу дуги. В результате не возникают перебои и значительно уменьшится расход электричества. Но стоит учесть, что плазморез на основе инвертора способен справиться с меньшей толщиной металла, чем трансформатор.

Необходимые комплектующие

Перед началом сборочных работ необходимо подготовить ряд комплектующих, материалов и оборудования:

1. Инвертор или трансформатор с подходящей мощностью. Чтобы исключить ошибку необходимо определиться с планируемой толщиной резания. Уже на основании этой информации подбирать нужное устройство. Однако с учетом ручной резки стоит выбрать именно инвертор, т.к. он меньше весит и потребляет меньше электричества.
2. Плазмотрон или плазменный резак. Тоже имеются свои особенности выбора. Прямого действия лучше выбирать для работы с токопроводящими материалами, а косвенного – для не токопроводящих.
3. Компрессор сжатого воздуха. Требуется уделять внимание номинальной мощности, т.к он обязан справляться с возлагаемой нагрузкой и соответствовать остальным компонентам.
   Кабель-шланг. Требуется для соединения всех комплектующих плазмореза и подачи воздуха к плазмотрону.

Подбор блока питания

Работу плазмореза обеспечивает блок питания. Он формирует заданные параметры электрического тока, напряжения и подает их к режущему узлу. Основным питающим узлом может стать:

• Инвертор;
• Трансформатор.

Подходить к выбору питающего элемента необходимо, учитывая особенности аппаратов, описанные выше.

Плазмотрон

Плазмотрон является генератором плазмы. Это рабочий инструмент, в котором формируется плазменная струя, непосредственно разрезающая материалы.

Основными особенностями устройства являются:

• Создание сверхвысокой температуры;
• Простая регулировка мощности тока, запуска и остановки рабочих режимов;
• Компактные габариты;
• Надежность работы.

Конструктивно плазмотрон состоит из:

• Электрод/катод, имеющие в своем составе цирконий или гафний. Эти металлы отличаются высоким уровнем термоэлектронной эмиссией;
• Сопло в основном изолируется от электрода;
• Механизм, закручивающий плазмообразующий газ.

Сопло, электрод являются расходными материалами плазмотрона. Если плазморезом обрабатывается заготовка до 10 миллиметров, то один комплект электродов расходуется в течение 8 часов работы. Износ происходит равномерно, что позволяет менять их одновременно.

При несвоевременной замене электрода может нарушаться качество резки – изменяется геометрия реза или возникают волны на поверхности. В катоде постепенно выгорает гафниевая вставка. Если она обладает выработкой более 2 миллиметров, то электрод может пригорать и перегревать плазмотрон. Это значит, что не вовремя замененные электроды повлекут за собой быстрый выход из строя остальных элементов рабочего инструмента.

Все плазмотроны можно разделить на 3 объемные группы:

• Электродуговой – имеет минимум один анод и катод, которые подключены к источнику питания с постоянным током;
• Высокочастотный – отсутствуют и электроды, и катоды. Связь с питающим устройством основывается на индуктивных/емкостных принципах;
• Комбинированный – функционирует при воздействии высокочастотного тока и горении дуговых разрядов.

Исходя из метода стабилизации дуги, все плазмотроны также можно разделить на газовый, водяной и магнитный типы. Подобная система является чрезвычайно важной для работы инструмента, т.к. она формирует сжатие потока и фиксирует его на центральной оси сопла.

В настоящее время в продаже имеются различные модификации плазмотронов. Возможно, необходимо изучить предложения, и купить готовый. Однако сделать самодельный в домашних условиях вполне возможно. Для этого требуется:

• Рукоятка. Необходимо предусмотреть отверстия для проводов.
• Кнопка.
• Соответствующий электрод, рассчитанный под действующий ток.
• Изолятор.
• Завихритель потока.
• Сопло. Желательно комплект с различными диаметрами.
• Наконечник. Необходимо предусмотреть защиту от брызг.
• Дистанционная пружина. Позволяет выдерживать зазор между поверхностью и соплом.
• Насадка для удаления нагара и снятия фаски.

Проводить работу можно одним плазмотроном за счет сменных оголовков с различными диаметрами, направляющие плазменный поток на деталь. Необходимо обратить внимание, что они, так же как и электроды, в процессе работы станут оплавляться.

Сопло закрепляется прижимной гайкой. Непосредственно за ним находится электрод и изолятор, предупреждающий розжиг дуги в неположенном месте. Далее размещен завихритель потока, позволяющий усилить эффект дуги. Все элементы размещаются во фторопластовом корпусе. Что-то возможно сделать самостоятельно, а что-то придется приобретать в магазине.

Заводской плазмотрон позволит проводить работу без перегрева более длительное время за счет системы воздушного охлаждения. Однако при кратковременной резке это неважный параметр.

Осциллятор

Осциллятор представляет собой генератор, который вырабатывает высокочастотный ток. Подобный элемент включается в цепь плазмореза между источником питания и плазмотроном. Способны действовать по одной из схем:

1. Создание кратковременного импульса, который способствует возникновению дуги без прикосновения к поверхности изделия. Внешне представляет собой малую молнию, подаваемую с торца электрода.
2. Поддержка постоянного напряжения с высоким значением напряжения, накладываемое на сварочный ток. Обеспечивает сохранность стабильного поддержания дуги.

Оборудование позволяет быстро создавать дугу и приступать к резке металла.

В основной своей массе обладают схожим строением и состоят из:

• Выпрямителя напряжения;
• Блока накопителя заряда (конденсаторы);
• Блок питания;
• Модуль создания импульсов. Включает в себя колебательный контур и разрядник;
• Блок управления;
• Повышающего трансформатора;
• Прибора контроля напряжения.

Основной задачей является модернизация входящего напряжения. Происходит повышение частоты и уровня напряжения, уменьшая период действия менее 1 секунды. Последовательность работы следующая:

1. Нажимается кнопка на резаке;
2. В выпрямителе ток выравнивается и становится однонаправленным;
3. В конденсаторах происходит накопление заряда;
4. Ток подается на колебательный контур трансформаторных обмоток, повышая уровень напряжения;
5. Контроль за импульсом осуществляет схема управления;
6. Импульсом создается разряд на электроде, поджигающий дугу;
7. Действие импульса завершается;
8. После прекращения резки осциллятором производится продувка плазмотрона на протяжении еще 4 секунд. За счет этого достигается охлаждение электрода и обрабатываемой поверхности.

В зависимости от типа осциллятора он может применяться по-разному. Однако общей характеристикой является повышение напряжения до 3000 – 5000 вольт и частоты от 150 до 500 кГц. Основные же отличия состоят в интервалах действия высокочастотного тока.

Для использования в плазморезе целесообразно использовать осциллятор для бесконтактного розжига дуги. Подобные элементы применяются для работы в аргоновых сварочниках. В них вольфрамовые электроды будут быстро затупляться если производить контакт с изделием. Включение в схему аппарата осциллятора позволит создавать дугу не совершая контакта с плоскостью детали.

Использование осциллятора позволяет существенно снижать потребность в дорогих расходных материалах и улучшать процесс резки. Правильно подобранное оборудование в соответствии с планируемой работой позволяет повышать ее качество и скорость.

Электроды

Электродам отводится немаловажная роль в процессе создания, поддержания дуги и непосредственной резки. В составе присутствуют металлы, позволяющие электроду не перегреваться и преждевременно не разрушаться при работе с дугой в высокотемпературных режимах.

При покупке электродов для плазмореза необходимо уточнять их состав. С содержанием бериллия и тория создаются вредные пары. Они подойдут для работы в соответствующих условиях, с надлежащей защитой работника, т. е. требуется дополнительная вентиляция. Из-за этого для применения в быту лучше покупать гафниевые электроды.

Компрессор и кабель - шланги

В конструкции большинства самодельных плазморезов включаются компрессоры и шланговые трасы для направления воздуха к плазмотрону. Данный элемент конструкции позволяет разогревать электрическую дугу до 8000°С. Дополнительной функцией является продувка рабочих каналов, очищая их от загрязнений и проводя удаление конденсата. Кроме этого, сжатый воздух способствует охлаждению компонентов аппарата при длительной работе.

Для работы плазмореза возможно применять обычный компрессор сжатого воздуха. Воздухообмен осуществляется тонкими шлангами с подходящими разъемами. На входе размещается электрический клапан, который регулирует процесс подачи воздуха.

В канале от аппарата к горелке размещается электрический кабель. Поэтому здесь необходимо размещать шланг с большим диаметром, в котором может разместиться кабель. Проходящий воздух несет и вентиляционную функцию, так как способен охладить провод.

Масса должна выполняться из кабеля с сечением от 5 мм2. Должен быть зажим. При плохом контакте массы переключение рабочей дуги на дежурную будет проблематичным.

Схемы

Сейчас можно найти множество схем, по которым можно собрать качественный аппарат. Подробно с условными обозначениями помогут разобраться видео. Подходящий принципиальный чертеж оборудования можно выбрать из представленных ниже.

Сборка

До начала сборочного процесса желательно уточнить совместимость подобранных комплектующих. Если вам ранее не приходилось собирать плазменный резак своими руками, то необходимо консультироваться с опытными мастерами.

Процедура сборки предполагает следующую последовательность:

1. Подготовить все собранные комплектующие;
2. Сборка электрической цепи. В соответствии со схемой подключается инвертор/трансформатор, электрический кабель;
3. Подключение компрессора и подачи воздуха к аппарату и плазмотрону с помощью гибких шлангов;
4. Для собственной подстраховки можно использовать источник бесперебойного питания (ИБП), учитывая емкость аккумулятора.

Подробная технология сборки оборудования представлена на видео.

Проверка плазмореза

После того как подключены все узлы в единую конструкции, необходимо провести проверку на работоспособность.

Обратим внимание на то, что проверка и работа с плазморезом должна осуществляться в защитной одежде с применением средств индивидуальной защиты.

Необходимо включить все агрегаты и нажать кнопку на плазмотроне, подав электричество к электроду. В этот момент в плазмотроне должна образоваться дуга с высокой температурой, проскочив между электродом и соплом.

Если собранное оборудование для плазменной резки способно резать металл толщиной до 2 см, то все сделано верно. Следует учесть, что самодельный аппарат из инвертора не сможет разрезать детали с толщиной более 20 миллиметров, так как недостаточно мощности. Для резки толстых изделий потребуется в качестве источника питания использовать трансформатор.

Достоинства самодельного аппарата

Выгоды, предоставляемые аппаратом воздушно-плазменной резки сложно переоценивать. Он способен точно резать листовой металл. После работы не требуется дополнительно обрабатывать торцы. Главным преимуществом является сокращение времени на работу.

Это уже весомые доводы для самостоятельно сборки оборудования. Схема не отличается сложностью, поэтому дешево переделать инвертор или полуавтомат по силам каждому.

В заключение обратим внимание на то, что работать с плазморезкой необходимо опытному специалисту. Лучше всего если это сварщик. Если же опыта мало, то рекомендуем сначала изучить технологию работы с фото и видео, а после этого приступать к выполнению поставленных задач.

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

Бесспорно многие из нас видели видео на ютубе, где Виталий Богачев собрал плазменный резак из обычного сварочного аппарата дуговой сварки
Постараюсь объяснить простыми словами без всякого фанатизма. Виталий, удалил вторичную обмотку на сварочном трансформаторе и вместо нее намотал новую вторичную обмотку кабелем меньшего сечения, что бы поднять выходное напряжение до 200В. Следом установил диодный мост на радиаторы и дроссель намотанный на железе, походу от большего сварочного трансформатора. Подключил это дело к резаку.
Для продувки использовал обычный воздух накачиваемый компрессором

Вот первое видео в котором Виталий описал конструкцию прибора

Во втором видео Виталий показал как работает его самопальный плазменный резак. Видно, что резак режет метал до 8мм, но Виталий не показывает сам аппарат во время резки, даже элементарно зайти в это помещение и показать куда тянется рукав от резака, этого нет

Честно, ну очень меня поманила эта идея и захотелось собрать подобное устройство, но вот что насторожило. Почему заводские аппараты для плазменной резки стоят приличных денег, если в них нет ничего такого сложного, может в видео есть подвох и на самом деле видео для пиара

Во первых нужен сварочный аппарат для дуговой сварки переменного тока 200А, а точнее таких аппаратов нужно пара. Первый трансформатор будет силовой, второй трансформатор будет в качестве дросселя. На сварочном трансформаторе три обмотки, две первичные обмотки 0-220-400В, а так же вторичная обмотка 40В. Вот что я планирую делать с этими трансформаторами, разрезать оба трансформатора, снять вторичную обмотку с первого и на ее место поставить первичку второго трансформатора, вот и должно у меня получится на вторичной обмотке 200В. Теперь о дросселе. Остается у меня железо со второго трансформатора, а так же две вторичные обмотки, которые можно одеть на второй сердечник и последовательно соединить. Должен получиться великолепный дроссель с пока неизвестной индуктивностью.
Посмотрел на эти сварочные трансформаторы в Яндекс маркете и нашел самый дешевый вариант по 2 376 ₽ за один. Значит за два с учетом доставки выйдет примерно 6,500Р.
Вот такие сварочные аппараты

Иду далее, нужны 4 диода напряжением от 600В, но лучше 1000В. Ток для диодов лучше выбрать побольше скажем 150А будет в самый раз. За этим делом обращусь ка я на AliExpress. Нашел подходящий диодный мостик на 150А 1600В на обратный пробой, такой хороший запас по обратному напряжению не будет лишний.


Цена на такой диодный мостик 770,33 руб., вот ссылка для покупки. Так же нужен радиатор для охлаждения диодного моста, лучше чем радиатор с процессора ПК идей нет, такой радиатор можно на барахолке купить за 100-200Р. И того 1000Р за выпрямитель

Для работы плазменного резака нужен компрессор, ну это дело решенное, давно собран. Компрессор это хорошо, а вот воздух должен быть чистым, без масла и влаги. Значит надо перед резаком ставить осушитель, который опять же лучше заказать с Китая. Приглянулся мне фильтр AF2000-02 G1/4 за 442,20 руб.


Осушитель выдерживает давление в 1.5 МПа, что вполне устраивает. Так же нужен клапан для управления, клапан буду использовать типа такого, цена на него 480Р. Вот ссылка

Так же для соединения между собой нужны штуцера диаметром 1\4 дюйма


Как вариант можно заказать 5 штучек за 276 руб. ссылка вот

Следующий компонент плазменного резака и пожалуй основной это сама горелка. Такая горелочка стоит немало у нас, но и в Китае просят за нее 2400Р.


Из того что предлагают Китайцы, это самый дешевый вариант. Заказать такой можно по ссылке . Так же для подключения этого рукава нужен штуцер, такой же как я показывал в статье про . Что то найти толкового ничего не смог в интернете, поэтому прийдется заказывать у токаря. Это еще рублей 600-800

Еще несколько компонентов надо для полного комплекта.
Несколько релюшек для управления силовым трансформатором и клапанном газа.

Такие реле можно

Резка металла осуществляется несколькими способами – механическим методом, дуговой сваркой или воздействием плазмы с высокой температурой. В последнем случае в качестве источника питания можно использовать инвертор. Для изготовления своими руками эффективного плазмореза потребуется ознакомиться со схемой и принципом работы устройства.

Схема плазменного резака

Обработка металлических поверхностей, их резка и контролируемое деформирование происходит с помощью струи воздуха или инертного газа. Давление и наличие воспламеняемого компонента (электрода) обеспечивает формирование области плазмы. Она оказывает влиянием высокой температурой и давлением на область заготовки, в результате чего происходит ее разрезание.

Особенности изготовления плазмореза на основе инверторного сварочного аппарата:

• Предварительный расчет мощности оборудования. Определяющий параметр – толщина и свойства разрезаемого материала.
• Мобильность конструкции и ее габариты.
• Продолжительность непрерывного реза.
• Бюджет.

Последний показатель не должен влиять на качество, а главное – безопасность работы самодельного плазменного резака. Рекомендуется использовать максимум компонентов заводского изготовления.

Инверторный сварочный аппарата – это источник дуги для розжига плазмы. Также он применяется по прямому назначению – формирование соединительных швов. Для комплектации плазмореза нужно приобретать только заводские модели, так как самодельные не смогут обеспечить стабильность работы.

Для обеспечения мобильности нужно купить инвертор с функцией аргонодуговой сварки. В его конструкции предусмотрено место для подключения шланга от источника воздуха или инертного газа. Средняя стоимость – 19 500 рублей.

Дополнительно потребуются следующие компоненты:

• Резак с функцией подачи электричества, проволоки (электрода) и воздуха.
• Компрессор. Он нужен для нагнетания газа, альтернатива – заправленные баллоны.
• Кабель-шланговый пакет. Это магистрали для электричества, воздушный шланг и устройство для подачи проволоки.

Из всего перечня сделать своими руками можно только ручку для резака. Именно она чаще всего выходит из строя из-за постоянного температурного воздействия. Размеры и эксплуатационные свойства остальных компонентов должны отвечать стандартам качества.

Пошаговая инструкция по сборке

По сути плазморез не изготавливается, а собирается из вышеописанных элементов. Предварительно проверяется возможность подключения отдельных компонентов, уточняются режимы работы – величина подаваемого тока от инвертора, интенсивность воздушной струи, температура плазмы.

Дополнительно нужно использовать манометр для контроля давления в воздушной магистрали. Оптимальный вариант расположения – на корпусе . На держателе он будет мешать точному формированию реза.

Порядок работы:

1. Проверить питание инвертора.
2. Проконтролировать герметичность воздушной магистрали.
3. Установить давление струи инертного газа на требуемый уровень.
4. Подключить отрицательный электрод инвертора к заготовке.
5. Проверка дуги, активация подачи воздуха.
6. Плазменная резка.

Ширина реза должна быть небольшой, без существенной деформации металла по краям. Максимальная толщина обрабатываемого материала — до 3 мм. При увеличении этого параметра инвертор заменяется на более мощный трансформатор.

В процессе резания возникают проблемы – отсутствие комплектующих, нестабильный режим установки. Вероятные последствия – невозможность продолжать работу, некачественный рез. Выход – тщательно подготовиться к этому мероприятию.

• Запасные прокладки для воздушной магистрали. Частое переключение приводит к их стиранию и потере герметичности.
• Качество сопла. При длительном температурном воздействии оно может засориться, изменить геометрию.
• Электроды только из тугоплавких материалов.
• Причина поломки самодельных резаков – возникновение 2-х воздушных вихрей, что приводит к деформации сопла.
• Обязательно выполнять работы только в защитной одежде.

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.