Надёжный плазморез своими руками. инструкция

Содержание

Как устроен плазморез

  • источник питания;
  • воздушный компрессор;
  • плазменный резак или плазмотрон;
  • кабель-шланговый пакет.

Источник питания для аппарата плазменной резки осуществляет подачу на плазмотрон определенной силы тока. Представляет собой инвертор или трансформатор.


Трансформаторы гораздо увесистее, тратят много энергии, но при этом имеют меньшую чувствительность к перепадам напряжения, и с их помощью разрезают заготовки большой толщины.

Плазменный резак считается главным элементом плазмореза. Его основными элементами являются:

  • сопло;
  • охладитель/изолятор;
  • канал, необходимый для подачи сжатого воздуха;
  • электрод.

Компрессор требуется для подачи воздуха. Принцип работы плазменной резки предусматривает применение защитных и плазмообразующих газов. Для аппаратов, которые рассчитаны на силу тока до 200 А, применяется только сжатый воздух как для охлаждения, так и для создания плазмы. Они способны разрезать заготовки толщиной в 50 мм.

Кабель-шланговый пакет используется для соединения компрессора, источника питания и плазмотрона. По электрическому кабелю от инвертора или трансформатора начинает поступать ток для возбуждения электрической дуги, а по шлангу осуществляется подача сжатого воздуха, который требуется для возникновения внутри плазмотрона плазмы.

Принцип работы

После того как возникла дежурная дуга, в камеру начинает поступать сжатый воздух. Вырываясь из патрубка, он проходит через электрическую дугу, нагревается, при этом увеличиваясь в объеме в 50 или 100 раз. Кроме того, воздух начинает ионизироваться и перестает быть диэлектриком, приобретая свойства проводить ток.

Сопло плазмотрона, суженное книзу, обжимает воздух, создавая из него поток, которое начинает вырываться оттуда со скоростью 2 – 3 м/с. В этом момент температура воздуха часто достигает 30 тыс. градусов. Именно такой раскаленный ионизированный воздух и является плазмой.

В то время, когда плазма начинает вырываться из сопла, происходит ее соприкосновение с поверхностью обрабатываемого металла, дежурная дуга в этот момент гаснет, а зажигается режущая. Она начинает разогревать заготовку в месте реза. Металл в результате этого плавится и появляется рез. На поверхности разрезаемого металла образуются небольшие частички расплавленного металла, сдуваемые с нее потоком воздуха. Таким образом осуществляется работа плазмотрона.

Преимущества плазменной резки

Работы по резке металла часто осуществляются на стройплощадке, в мастерской или цеху. Можно использовать для этого автоген, но не всех это устраивает. Если объем работ, связанный с резкой металла, слишком большой, а требования, предъявляемые к качеству реза, очень высоки, то следует подумать о том, чтобы использовать плазменный резак, имеющим следующие достоинства:

  • Если мощность подобрана правильно, то аппарат плазменной резки позволяет в 10 раз повысить производительность. Такой параметр позволяет плазморезу уступить только промышленной лазерной установке, однако, он значительно выигрывает в себестоимости. Целесообразно с экономической точки зрения применять пламенную резку для металла, имеющего толщину до 50 – 60 мм.
  • Универсальность. С помощью плазменной резки обрабатываются чугун, медь, сталь, алюминий и прочий металл. Необходимо просто выбрать оптимальную мощность и выставить конкретное давление воздуха.

  • Высокое качество реза. Аппараты плазменной резки способны обеспечить минимальную ширину реза и кромки без перекаливания, наплывов и грата практически без дополнительной обработки. Кроме того, достаточно важен такой момент, что зона нагрева материала в несколько раз меньше, чем при использовании автогена. А так как термическое воздействие минимально на участке реза, то и деформация от этого вырезанных деталей будет незначительной, даже если они имеют небольшую толщину.
  • Не происходит существенного загрязнения окружающей среды. С экономической точки зрения, если имеются большие объемы работ, то плазменная резка гораздо выгоднее кислородной или механической. Во всех остальных случаях учитывают не материалы, а трудоемкость использования.

Недостатки плазменной резки

Недостатки в работе плазменной резки тоже имеются. Первый из них – максимально допустимая толщина реза довольно небольшая, и у самых мощных агрегатов она редко бывает больше 80 – 100 мм.

не должен быть больше 10 – 50 градусов

Кроме того, рабочее оборудование довольно сложное, что делает совершенно невозможным использование двух резаков одновременно, которые подключаются к одному аппарату.

Переделка из инверторного аппарата

Правильно собрать плазморез из сварочного инвертора своими руками можно, тщательно изучив принципы изготовления, купив все нужные детали.

Чертеж плазмореза на основе инвертора

Самодельные устройства рекомендуется собирать по типовым схемам, например на основе аппарата АПР-91. Необходимо четко придерживаться готовых чертежей. Это поможет правильно установить все конструктивные элементы, сделать работоспособное устройство.

Схема и изготовление осциллятора

Блок используется для генерации высокочастотных токов. Он функционирует в импульсном или непрерывном режиме. Осциллятор помогает быстро подготовить резак к работе.

Электрическая схема этого узла включает в себя:

  • преобразователь (выпрямитель);
  • ряд конденсаторов;
  • блок питания;
  • управляющие элементы;
  • импульсный модуль;
  • датчик напряжения.

Необходимые детали и возможность их самостоятельного изготовления

Для изготовления плазмореза требуется мощный источник питания. Лучший вариант — сварочный инвертор, выдающий стабильное напряжение.

Также потребуются следующие компоненты:

  1. Блок питания. Для формирования этого узла используют сварочный инвертор, работающий с постоянным током. Переделывать его не нужно: устройство обладает всеми необходимыми для работы параметрами.
  2. Плазмотрон. Этот компонент рекомендуется покупать в готовом виде, создавать его самостоятельно сложно.
  3. Осциллятор. Устройство паяют по простой схеме. Однако людям, не разбирающимся в электротехнике, рекомендуется приобретать модуль в готовом виде.
  4. Компрессор. Для самодельного агрегата подойдет любая деталь, например от краскопульта.
  5. Кабель-шланг. Этот элемент можно сконструировать из кислородного шланга и стандартного провода. Однако желательно приобрести готовый набор, включающий все необходимые компоненты.
  6. Кабель массы. Снабжается зажимом для фиксации на разрезаемой детали.

Процесс сборки плазмореза

Для подготовки оборудования к использованию плазмотрон соединяют с компрессором и инвертором.

Для этого потребуются кабель-пакеты, с которыми работают так:

  1. Провод подачи электрического тока применяют для соединения электрода с инверторным сварочным аппаратом.
  2. Воздушный шланг подключают к плазменной горелке и компрессору. В результате из воздушного потока должна образовываться струя плазмы.

О дальнейшей эксплуатации

Разрезаемый металл расплавляется только в точках воздействия, поэтому важно следить за перемещением потока. При смещении воздушно-плазменной струи качество работы ухудшается

Для соблюдения важного требования применяют тангенциальный способ подачи газа в камеру сопла.

Во время резки контролируют следующие показатели:

  1. Скорость движения воздуха. Она не должна резко повышаться. Качественный срез получается, если параметр составляет 800 м/с.
  2. Силу тока, подаваемого инвертором. Она должна составлять не более 250 А.

Достоинства и недостатки плазменной резки

Обработка металлов аппаратами или станками плазменной резки дает в работе целый ряд преимуществ.

  1. По сравнению с кислородной горелкой, плазморез обладает более высокой мощностью, и соответственно, производительностью, и по данному параметру уступает только лазерным установкам промышленного масштаба.
  2. Плазменная резка выгодна с экономической точки зрения при толщине металла до 60 мм. Для резки материалов с толщиной более 60 мм рекомендуется использовать кислородную резку.
  3. Современные плазморезы отличаются высокоточной и качественной обработкой металлов. Срез получается «чистый», с минимальной шириной, благодаря чему, практически не требует дополнительной шлифовки.
  4. Также, плазменно-дуговая обработка характеризуется универсальностью применения, безопасностью и низким уровнем загрязнения окружающей среды.

Из недостатков можно отметить скромную толщину среза (до 100 мм), а также невозможность одновременной работы двух плазморезов и соблюдение жестких требований к отклонениям от перпендикулярности среза.

Как устроен аппарат плазменной резки?

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

Плазмотрон


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

Электроды

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

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

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

Схема устройства плазменного резака.

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

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

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

Сопло плазмотрона

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

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

Защитные газы

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

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

https://www.youtube.com/watch?v=grj5WCpW9c8

Плазменный сварочный аппарат для дома и дачи

В домашних условиях в распоряжении у потребителя обычно только однофазная сеть 220 В. Ему недоступны никакие технические газы, кроме, разве что, сжатого воздуха, сильные защитные средства и санитарный контроль тоже недоступны. Поэтому выбирать следует однофазный плазменный аппарат на 2-3 кВт. Там уже производитель предусмотрел все остальные условия.

Неплохой аппарат AURORA PRO AIRFORCE 60 IGBT стоит около 40 000 р. Его инвертор хорошо переносит перегрузки.

По такой же цене есть аппарат КЕДР CUT-40B. Он отличается малым выгоранием сопла и катода, имеет встроенный компрессор и регулятор давления.(Купить можно здесь.)

Универсальный аппарат Горыныч позволяет не только резать, но и варить металлы и стоит около 50 000 р. (См. ссылку на обзор выше).

Также неплохие аппараты латвийской разработки (изготовляют китайцы) Ресанта различных моделей.

Популярные производители аппаратов для плазменной сварки

Горыныч

ООО “АCпромт” выпускает два аппарата для плазменной сварки “Горыныч”: ГП37-10 и ГП37-12. Это оригинальная российская разработка (автор Д.А. Дуюнов). Они весьма популярны в кругах ремесленников и умельцев.

Их также используют на некоторых производствах для ремонтных и вспомогательных работ. Второй аппарат отличается от первого немного более мощным источником питания. Оба аппарата просты в работе и хорошо подходят для обучения практических специалистов по работе с плазменной дугой.

Аппараты недороги (30…50 тыс. р.) и по карману частным лицам. Расходные материалы для них совсем недороги.

Мультиплаз

Мультиплаз – это российская компания, находится в Москве. Выпускает аппараты Мультиплаз , , и .

Аппарат 3500 сделан универсальным: режет все до 10 мм, варит и паяет множество материалов, кажется, имеет неплохие характеристики, но дороговат: цена на сегодня больше 130 000. Аппарат снабжен двумя горелками для удобства, каждая горелка ставится вертикально и сразу готова к работе.

Компания Плазариум (Россия) занимается плазменными технологиями и применением их в промышленности. В числе прочей продукции выпускает аппараты PLAZARIUM SP3 для разнообразных работ с применением плазмы: пайка, плавка металлов и неметаллов, сварка, резка. Аппарат способен работать с температурой от 100 до 10 000 градусов, использует воду в качестве рабочего тела для плазмы.

FUBAG

FUBAG GmbH – немецкое предприятие, выпускающее огромный ассортимент оборудования для строительства и ремонта. Плазморезы представлены моделями PLASMA 25, 25 AIR (с компрессором), 30, 40, 65 Т, 100. Аппараты сделаны с немецкой практичностью – с простым на вид регулятором тока, но всегда стабильно дающим установленное значение. Это инструмент для производительной работы. Аппараты профессиональные и предназначены для резки материалов.

BlueWeld

Итальянская компания BlueWeld работает с начала 1960-х годов. В настоящее время имеет филиалы по всему миру и ее продукция пользуется большим спросом. Аппараты Prestige Plasma 41, , 34, 31 – переносные, для воздушной плазменной резки металла. Есть также передвижные (на роликах и колесах) трехфазные модели повышенной мощности. Все аппараты инверторного типа.

TELWIN

Telwin – итальянская компания, работает еще с шестидесятых годов прошлого века. Аппараты для плазменной резки имеют марку TECNICA PLASMA , 34, 41, 60 HF (последний с бесконтактным запуском). Это однофазные аппараты для ручной работы. Основное назначение – резка металлов и тугоплавких материалов. Есть также трехфазные аппараты.

AURORA

AURORA — марка китайской группы компаний. Производит различную продукцию. Из плазменной техники, которую она производит известны аппараты AuroraPRO AIRHOLD 40, 42, AIRFORCE 80 (трехфазный), MULTIWATT 40-160 (Plasma+MMA+TIG) (универсальный аппарат с большими возможностями). Аппараты отличаются небольшой ценой, имеется бесконтактный запуск, кабели длиной 3 метра.

СВАРОГ


Сварог -это торговая компания, которая продает китайскую технику под собственной маркой. Известно о шести плазменных инверторах: REAL CUT 45, CUT 40 B, PRO CUT 45, CUT 70, CUT 100 и CUT 160.

Первый из аппаратов стоит очень дешево: около 23 000 руб и притом имеет хорошие характеристики: бесконтактный запуск, встроенный компрессор, режет металл до 12 мм. Следующие два аппарата – это более мощные. Последние три аппарата самые мощные для трехфазной сети. CUT 160 способен резать сталь толщиной до 55 мм, стоит (рекомендованная цена) коло 160 000 руб.

Выбор аппаратов по скорости резки, мощности и времени резки

Подобрать номинальную рабочую мощность аппарата рекомендовано проводить, учитывая толщину и вид металла, который будет поддаваться обработке. Газ выбирается в зависимости от предстоящего обрабатыванию металла. Это может быть как азот, так и простой воздух.

Важно обратить внимание на величину сопла, которое имеет разные размеры, точнее диаметр выходящего отверстия. При выборе аппарата с мощностью около 100 А, можно эффективно резать металл с толщиной около 3 см. Такие типы установок приносят пользу во многих сферах промышленности

Такие типы установок приносят пользу во многих сферах промышленности.

Если плазменная резка предназначена для резки более толстого металла, то ток выбирается соответственно большей величины (в пределах 100–200 А). Такой аппарат для резки будет обрабатывать металл толщиной 5–6 см.

Сегодня выпускаются плазмотроны комбинированного типа, которые можно подключать как к сети 220В, так и к 380 В.

Плазматрон комбинированный

А также настраивается величина тока для резки металла, в зависимости от его толщины.

Что касается показателей скорости разрезания металла, то эта величина измеряется в см/мин. Плазмотроном можно разрезать металл толщиной в 40 мм, за 3 минуты. Есть более мощные аппараты, которые выполняют работу за 1 минуту.

Во время выбора устройства, предназначенного для плазменного раскроя, важно обратить внимание на время непрерывной работы. Например, если уровень непрерывной работы 50% (ПВ), то время будет около 5 минут. Для охлаждения понадобится также 5 минут

Для охлаждения понадобится также 5 минут.

Преимущества метода плазменной резки

Плюсы этих устройств нужно хорошо знать, равно как и минусы, без которых не обходится ни одно техническое приспособление.

Плазменный резак обладает следующими положительными свойствам:

Высокая скорость рабочего процесса. Если сравнить ее с газовой горелкой, то скорость резки выше в шесть раз. Быстрее в природе только лазерная резка. Большая толщина металла, который он способен резать в отличие от болгарки. Плазменному резаку под силу любой тип металла

Для этого важно знать и верно выставлять необходимые режимы согласно спецификациям. Непродолжительные и несложные подготовительные работы. Не нужна зачистка поверхностей. Уникальная точность и ровность среза

Нет никаких наплывов, не нужны специальные упоры. Отсутствие каких-либо дефектов и деформаций металла благодаря невысокой температуре общего нагрева. Способность аппарата производить срезы любой формы, включая фигурные. Высокая безопасность процесса: нет баллонов с газом.

Чертеж устройства плазменного резака.

Недостатки плазменного резака:

  • Высокая стоимость аппарата.
  • Нет возможности резки одновременно несколькими резаками.
  • Строгие требования к положению инструмента: плазма должна быть строго перпендикулярной поверхности заготовки. Сегодня выпускаются продвинутые аппараты, способные работать под углом от 20-ти до 50-ти градусов, но они еще дороже.
  • Ограничение толщины разрезаемого металла – примерно до 10-ти с. В сравнении кислородная горелка режет металл толщиной в полметра.

При всех, казалось бы, значительных минусах плазморезы очень популярны. В небольших мастерских работают ручными моделями, которых предлагается на рынке огромное множество. Сегодня плазменная резка перестала быть недоступным элитарным методом работы.

Краткий обзор моделей

Напоследок вкратце рассмотрим несколько аппаратов, которые получили положительные отзывы от пользователей. К таким относится:

  • FoxWeld Plasma 33 Multi;
  • TelWin Plasma 60 HF;
  • Сварог;
  • Ресанта ИПР-25;
  • Горыныч.

Бытовой плазморез FoxWeld Plasma 33 Multi имеет функцию электросварки

FoxWeld Plasma 33 Multi

Данная модель представляет собой многофункциональный бытовой аппарат для плазменной резки, работающий от сети 220 В. Главная его особенность заключается в возможности использования в качестве сварочного аппарата для ручной дуговой сварки.

Максимальный ток резки этой модели составляет 30 А. Это позволяет ему перерезать сталь толщиной 8 мм.

Цена данного аппарата составляет 33000 рублей (цена актуальна на весну 2017 г.).

TelWin Plasma 60 HF – качественный плазморез от итальянского производителя

TelWin Plasma 60 HF

Эту модель можно отнести к промышленным, так как она обладает относительно высокой мощностью – сила тока составляет 60 А, к тому же он предназначен для работы от сети 380 В.

Аппарат может резать сталь толщиной до 20 мм

Кроме того, производитель обращает внимание на следующие преимущества модели:

  • Наличие микропроцессора, управляющего многими параметрами аппарата;
  • Возможность регулировки силы тока;
  • Встроенный манометр позволяет следить за давлением воздуха.

Этот плазморез стоит 110 142 рубля.

Сварог CUT-40 – мощный бытовой плазморез от китайского производителя

Сварог CUT-40

Данная модель представляет собой мощный бытовой плазморез, сила тока которого достигает 40 А. Это позволяет ему резать сталь толщиной до 12 мм. ПВ на максимальном токе равняется 60 %, для бытовых аппаратов этот показатель достаточно высокий.

Следует отметить, что несмотря на славянское название «Сварог», данный аппарат производится в Китае. Но, несмотря на это, к его качеству и надежности у пользователей претензий нет.

Стоимость Сварог CUT-40 составляет 33000 рублей.


На фото Ресанта ИПР-25 – недорогой бытовой аппарат плазменной резки

Ресанта ИПР-25

Ресанта — это еще один бытовой плазморез китайского производства с силой тока 25 А. Производитель утверждает, что этот «малыш» способен резать металл толщиной до 12 мм.

Еще одно достоинство данного аппарата заключается в его относительно низкой стоимости — цена составляет 28 900 рублей.

Горыныч — компактный многофункциональный аппарат от отечественного производителя с водяным охлаждением

Горыныч

Горыныч представляет собой многофункциональный аппарат от отечественного производителя. Помимо плазменной резки ему доступна и электросварка.

Сила тока у Горыныча не большая 3–10 А, что позволяет ему резать металл толщиной до 8 мм. Главная его особенность, помимо многофункциональности, заключается в водяном охлаждении. Это позволяет аппарату беспрерывно работать 25 минут.

Кроме того, он очень компактен — вес устройства не превышает 0,7 кг. Цена находится в пределах 43 000 рублей.

Принципиальная схема устройства

На типовом чертеже самодельного плазмореза отображают следующие элементы:

  1. Электрод. На этот компонент поступает напряжение от блока питания, благодаря чему осуществляется ионизация газовой среды. Для производства стержня используют тугоплавкие металлы — титан, гафний, цирконий.
  2. Сопло. Узел пропускает воздух, создает направленную струю из ионизированного газа.
  3. Охладитель. Отводит тепло от сопла, препятствуя перегреву плазмотрона.

Собираемый по типовой схеме аппарат имеет следующий принцип работы:

  1. Нажатием на клавишу «Пуск» включается реле. Оно обеспечивает подачу электричества к управляющему блоку.
  2. Второе реле направляет ток на инвертор. После этого включается система продувки горелки. Мощный воздушный поток попадает в камеру, прочищая ее.
  3. Срабатывает осциллятор, который ионизирует рабочий газ, циркулирующий между анодом и катодом. На этой стадии появляется первичная дуга.
  4. При поднесении горелки к металлу возникает разряд. Формируется режущая дуга.
  5. С помощью геркона отключается подача тока для розжига. При пропаже режущей дуги она возобновляется.
  6. После окончания резки реле включает компрессор. Нагнетаемый им воздух охлаждает сопло, удаляет продукты горения металла.

Разновидности

Плазменные сварочные аппараты могут розниться за своим назначением и характеристики. Ток плазменной дуги – их главная черта в различии. Разные аппараты могут значительно отличаться по его значению.

Конструкция устройств и сварочных горелок также отличаются друг от друга. Далее мы расскажем о трех условных типа сварочных плазменных аппаратов и детально разберем каждый из них.

Микроплазменный аппарат

Хотя микроплазменные аппараты могут выдавать ток максимум в 25 А, у них на удивление высокий функционал.

Устройства такого типа рассчитаны и для сваривания тонких металлов, и для очень сложных и тщательных ювелирных работ. Также, такие аппараты используются для резки тонких деталей, до 1 см в толщину.

Рабочим газом для таких установок служат смеси ацетилена. Катоды используют медные, легированные гафнием.

Среднеточный аппарат

За своими характеристиками модели среднего тока схожи с простым недорогим инвертором. Выдает предельную силу тока в диапазоне 50-150 А.

Однако область применения у такого типа устройств намного уже. Обычно среднеточными аппаратами режут металлы. Рабочим газом часто служит воздух, но подойдет и любой защитный газ.

Конструкция у этих устройств и их горелок немного сложнее. Катоды используют вольфрамовые. Некоторые горелки дополнительно оснащают охлаждающей водной системой для анода.

Сильноточный аппарат

Аппараты сильного тока называются так через свою способность генерировать высокие значения сварочного тока: начиная с 150 А и выше.

Эти устройства обычно применяются на больших предприятиях и в промышленности, а полупрофессиональные и мастера-любители их практически не используют. Такие устройства не удобны, очень мощные для применения в домашних условиях.

Соответственно, и структура у аппаратов сильного тока намного будет посложнее, чем у предыдущих двух типов. У горелок тоже сложная конструкция, они снабжены мощной системой охлаждения. Катод – из вольфрама, легированные торием или бериллием.


С этим читают