Как сделать плазморез из сварочного инвертора своими руками

Плазмотро́н — техническое устройство, в котором при протекании электрического тока через разрядный промежуток образуется плазма, используемая для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально, плазмотрон означает — генератор плазмы.

Особенности аппаратов и технологии плазменной резки

Плазменная резка – термический процесс разделительной обработки материалов, происходящей за счет их плавления. В качестве режущего исполнительного инструмента используется струя низкотемпературной плазмы, которую получают следующим образом. Между электродом плазменного аппарата и его соплом или разрезаемым металлом создается электрическая дуга, температура которой достигает 5000 °С.

Затем в сопло подается под давлением газ, что приводит к повышению температуры электрической дуги до 20 000 °С, в результате чего газ ионизируется и преобразуется в низкотемпературную плазму (высокотемпературный газ). Ионизация при нагреве от дуги возрастает, что ведет к повышению температуры газовой струи до 30 000 °С. При этом поток плазмы ярко светится, обладает высокой электропроводностью, проистекает из сопла со скоростью 500–1500 м/с, попадая на заготовку, локально ее разогревает и плавит в месте реза.

Для получения плазмы используют следующие газы:

  • воздух;
  • кислород;
  • азот;
  • водород;
  • аргон;
  • водяной пар.

Охлаждение сопла и удаление с поверхности реза расплавленных частичек материала осуществляется потоком газа или жидкости. Толщина разрезаемого плазменными установками металла может достигать 200 мм.

Эта технология крайне редко используется в быту, зато получила широкое распространение в различных промышленных отраслях. Плазменным аппаратом можно качественно, быстро, легко разрезать любой металл и другие материалы – пластик, камень. Благодаря этому, его используют в судостроении, машиностроении, коммунальной сфере, для ремонта техники, изготовлении рекламы и многого другого. Получаемый срез всегда аккуратный, ровный и красивый.

 Самодельный плазмотрон.

С.И. Молотков «Самодельный микроплазменный сварочный аппарат» КТТМ Русский Мастеровой, 2010 год, 22 стр.,(3,21 мб, djvu)

Книга расскажет о самодельном устройстве с помощью которого можно сваривать, паять, резать черные и цветные металлы, а также тугоплавкие металлы и сплавы. Заявленная температура факела 8500 〫C при максимально потребляемой мощности 1,5 кВт. Принцип действия микроплазменного сварочного аппарата, основан на использовании низкотемпературной плазмы возникающей в среде электромагнитной дуги и водяного пара. Представленная в книге самодельная конструкция ориентирована на использование недефицитных деталей, но для их изготовления потребуется обработка на токарном и фрезерном станках ( есть технологические карты на необходимые операции).

Так же дано полное описание всех этапов изготовления, чертежи, электросхемы, спецификация на детали и материалы. Описание технологии применения микроплазменного сварочного аппарата.

Скачать книгу бесплатно3,21 мб, djvu

Похожая литератураСборник советовПроектируем и строим дом самиДля умелых рукИгрушки самоделки из бумагиСвоими руками 86_po_samodelkam/samodelnyj-plazmotronСамодельный плазмотрон-content/uploads/2014/10/SAM_-content/uploads/2014/10/SAM_2015-12-28T23:57:31+04:00Книги по самоделкамПолезные советы,Самоделки,сварка Самодельный плазмотрон. С.И. Молотков ‘Самодельный микроплазменный сварочный аппарат’ КТТМ Русский Мастеровой, 2010 год, 22 стр.,(3,21 мб, djvu) Книга расскажет о самодельном устройстве с помощью которого можно сваривать, паять, резать черные и цветные металлы, а также тугоплавкие металлы и сплавы. Заявленная температура факела 8500 〫C при максимально потребляемой мощности 1,5 кВт. Принцип действия…YakovLukich [email protected]AdministratorТехническая литератураПоделиться

Читайте также:  Аппарат для штукатурки стен. Штукатурка стен компрессором.

Классификация и подбор плазмотрона

Прежде всего, необходимо разделить плазмотроны по виду образующей дуги. Так, они будут подразделяться на две категории:

  • это плазмотроны с дугой прямого действия;
  • и плазмотроны косвенного действия.

Если вы уже определились, плазмотрон какого действия вам необходим, переходим к следующему параметру, который необходим для выбора необходимого устройства. Этот параметр заключается в системе охлаждения и виде сопел плазмотрона (здесь также две категории):

  • воздушное охлаждение;
  • водяное охлаждение плазмотрона.

Теперь, в двух словах о системах охлаждения. К примеру, теплоемкость воды на порядок выше, чем теплоемкость воздуха, или любых других газов. Именно поэтому, наиболее распространенной и популярной остается все же система, с водяным охлаждением. Ведь благодаря ей на электрод и сопло допускается устанавливать максимальные тепловые нагрузки, что в свою очередь, позволит достичь максимальной производительности всего процесса плазменной сварки. Но, в свою очередь, водяная система охлаждения имеет один недостаток – она существенно усложняет конструкцию плазмотрона, вынуждает к подключению водяных трубок, шлангов и так далее. А это, в свою очередь, удорожает конструкцию аппарата. К тому же, для работы необходима чистая вода, так как от ее чистоты будет полностью зависеть эффективность охлаждения.

Еще одним способом классификации плазмотрона, является способ стабилизации дуги. Так, различают несколько таких способов, среди которых:

  • вихревой способ;
  • двойной способ стабилизации;
  • аксиальный одинарный способ стабилизации;
  • водяной;
  • и магнитный способ.

К слову, стабилизация дуги является важнейшим компонентом работы все системы, так как от нее, во многом зависит качество проделанной работы – формирования сварных швов, целостность сварных швов, и так далее. Отметим, что первые три способа относятся к одному типу – газовому типу стабилизации дуги. Поэтому, в целом можно выделить лишь три категории. И вот как раз газовый способ является наиболее распространенным и простым, однако, не самым эффективным.

При водяной системе сжатия, например, достигается более высокая степень сжатия, а также температуры всего столба дуги. Так, температуру можно сжать до значения 50 000° К. Поэтому для работы с водяной системой стабилизации, пользуются графитовыми стержнями вместо вольфрамовых. К слову, конструкция водяного охлаждения слишком сложная, и малонадежна система автоматического регулирования и подачи электрода, а также сложная система возбуждения дуги.

И последняя, магнитная система стабилизации, также не очень эффективна. Продольное магнитное поле, в котором она создается, создает малый сжимающий столб дуги, и поэтому она даже менее эффективна, чем водяная или газовая системы стабилизации. Кроме того, магнитная стабилизация несколько усложняет конструкцию плазмотрона, за счет использования соленоида. Однако очевидным преимуществом плазмотрона является возможность регулирования степени сжатости столба, вне зависимости от того, какой расход рабочего газа установлен.

Читайте также:  5 необычных музыкальных инструментов со всего света

Однако, на практике, наиболее часто используются плазмотроны, лишь с двумя системами стабилизации дуги – это газовая и водяная. Причем, именно газовая преобладает в этом случае, за счет своих достоинств и несущественных недостатков.

Отличие аппаратов прямого и косвенного действия

Сегодня можно найти различные варианты ручных аппаратов, в которых реализован различный принцип функционирования. Работа установок прямого действия основывается на использовании электрической дуги. Последняя выглядит как цилиндр, и к ней непосредственно подведена струя газа. Благодаря подобной конструкции дуга нагревается до высоких температур порядка 20 000 градусов. И в то же время она способна эффективно охлаждать прочие элементы устройства.

Если говорить об установках косвенного действия, то их особенностью является меньший КПД. Именно этим и обусловлено то, что к ним прибегают не так часто.

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

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

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

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.

Подробно про технологию плазменной резки и работу с оборудованием возможно почитать в соответствующей статье.

ТРЕБОВАНИЯ ОХРАНЫ ТРУДА ПО ОКОНЧАНИИ РАБОТЫ

5.1. По окончании работы привести в порядок рабочее место, инструмент и приспособления очистить от грязи и убрать в отведенное для хранения место. 5.2. Необходимо выключить электрическое питание аппарата, а также освещение и вентиляцию. 5.3. Нельзя оставлять на рабочем месте горящие материалы. 5.4. Спецодежду и обувь очистить и убрать в шкафы, вымыть лицо и руки теплой водой с мылом. 5.5. При сдаче смены сообщить мастеру и сменщику о неисправностях установки, которые были обнаружены во время работы.

Скачать Инструкцию

Благодарим Татьяну Ивановну за предоставленную инструкцию! =)

Недостатки аппарата

Устройство плазмореза имеет свои особенности, поэтому аппарат имеет ряд негативных особенностей. Недостатком плазморезов считается высокая стоимость аппарата, сложная настройка и относительно невысокая толщина разрезаемого материала (до 22 см), в сравнении с кислородными резаками (до 50 см).

Ручной плазморез находит свое применение в небольших мастерских по производству сложных и нестандартных деталей. Особенностью работы ручного плазмореза, является высокая зависимость качества реза от квалификации резчика.

По той причине, что оператор плазменной резки держит плазмотрон на весу, производительность процесса резания металла невысокая. Для большего соответствия требуемым геометрическим характеристикам, для ведения рабочего органа плазмореза применяется специальный упор. Этот упор фиксирует сопло к поверхности заготовки на определенном расстоянии, что облегчает процесс резки.

Стоимость ручного плазмореза находится в прямой зависимости от его функциональных характеристик: максимального напряжения и толщины обрабатываемого материала.

Принцип работы автоматических станков

В настоящее время широко распространены станки, которые функционируют в автоматическом режиме. Они оборудованы:

  • Пультом автоматического управления.
  • Плазмотроном.
  • Рабочим столом для заготовок.

С помощью пульта управления можно менять и корректировать предварительно установленное программное обеспечение. Даже если резка выполняется без соблюдения базовых параметров, достаточно выбрать оптимальный режим работы и поменять их.

Принцип работы автоматических станков

На рабочем столе присутствует специальный лист, по которому подаётся разряд. Между листовой поверхностью и резаком пробегает первичная электродуга, где сжатый воздух нагревается до такой температуры, что он превращается в плазменное состояние.

Первичная дуга прячется в раскаленной ионизированной струе, которая используется для резки.

Резку начинают с середины или края. Чем чаще прерывается дуга и зажигается новая искра, тем меньше становится ресурс сопла и катода. Обученный специалист, обладающий определенными навыками в такой сфере, может правильно подобрать режим резания, соблюдая таблицу и отталкиваясь от существующих условий в виде толщины металла и диаметра сопла. В таком случае удаётся достичь сокращения расходов. По завершении операции устройство автоматически оповещает оператора, а затем выключает и отводит плазмотрон от материала.