Плазменная сварка является современной передовой технологией. До недавнего времени ее применение относилось только к промышленности. Такая сварка производилась на специальном оборудовании. Сейчас плазменный сварочный аппарат своими руками стал реальностью.
Плазменная сварка имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с другими видами сварки. Обладание технологией позволяет расширить возможность сварных соединений металлов в домашних условиях. Аппарат можно использовать и для точечной сварки (рис. 1).
Самодельный сварочный аппарат, в том числе аппарат для точечной сварки, состоит из следующих основных частей: источник сварочного тока, плазмотрон, компрессор или баллон с газом и система охлаждения.
Рисунок 1. Конструкция плазменного сварочного аппарата.
При использовании устройства открытого типа (наиболее распространенная конструкция) применяется также источник тока для образования вспомогательной дуги.
В качестве источника тока для сварочной дуги лучше всего использовать стандартный инвертор для электродуговой сварки небольшой мощности. Такой инвертор обеспечивает подачу постоянного тока в сварочную зону, за счет чего зажигается основная дуга между соплом плазмотрона и свариваемой деталью. Мощность инвертора может быть минимальной, так как мощность дуги значительно усиливается за счет потока плазмы (рис. 2).
Изготовление вспомогательного источника тока
Источник тока для вспомогательной дуги собирается самостоятельно. Он включает выпрямительный диодный мост, выходной трансформатор (дроссель) и балластовый (нагрузочный) резистор. Рекомендуются следующие детали: диоды на ток 50 А и рабочее напряжение до 500 В; резистор мощностью до 5 кВт. За счет балластового резистора напряжение на первичной обмотке трансформатора создается порядка 100 В при токе не более 20 А.
Рисунок 2. Конструкция плазменного генератора.
Трансформатор подбирается так, чтобы на вторичной обмотке напряжение составило порядка 20 В. Можно использовать любой трансформатор 110/24 В мощностью 1,6 кВт (например, типа ОСМ). В качестве балластового сопротивления можно использовать любой нагревательный элемент или сборку из нескольких нагревателей.
Сборка вспомогательного источника производится в металлическом щитке. На дне щитка устанавливается трансформатор. Если балласт выполняется из нагревателей, то их следует разместить отдельно в металлическом каркасе. В щитке устанавливается контактная колодка, на которую выводятся концы вторичной обмотки трансформатора, и подключается кабель для подведения тока к плазмотрону.
Выбор источника газа и системы охлаждения
В качестве источника плазмообразующего газа, может использовать автомобильный компрессор для подачи сжатого воздуха мощностью до 50 л/мин. Если вместо газа используется водяной пар, то следует установить стандартный небольшой парогенератор. В этом случае следует использовать только дистиллированную воду.
Охлаждение анода плазмотрона может основываться на автомобильной стеклоочистительной системе. Если есть возможность, то лучше обеспечить охлаждение от водопроводной сети через резиновые шланги.
Как все выглядит?
Плазмотрон состоит из двух основных блоков – анодного и катодного. Анодный блок включает анод, выполненный в виде сопла, и корпус для крепления анода, в котором необходимо разместить охлаждающую рубашку (трубки, змеевик). На корпусе анода закрепляется винт для подведения электропитания.
Рисунок 3. Схема плазмотрона.
Катодный блок состоит из следующих основных частей: корпус блока, держатель катода, катод. В качестве катода используется вольфрамовый сварочный электрод диаметром 4 мм, который совмещен с хвостовиком. Верхняя часть хвостовика завершается регулировочным винтом с изолированной ручкой. Катод закрепляется в держателе катода. Держатель катода состоит из нескольких участков.
Нижний участок – заостренная трубка небольшого диаметра, выполняющая роль направляющей для катода. Средний участок – втулка с внешней резьбой для крепления на корпусе и внутренним каналом для прохождения электрода. Верхний участок – трубка для крепления электрода. Ее внутренний диаметр соответствует диаметру хвостовой части катода. Держатель катода устанавливается внутри корпуса, который выполнен из полимерной трубы. В корпусе катодного блока предусмотрено отверстие и соответствующий штуцер для подачи плазмообразующего газа. Газ подается через трубку, размещенную в пространстве между нижней частью держателя и корпусом. В держателе предусмотрен винт для подключения электрического питания. В корпусе просверлено отверстие для прохождения провода (кабеля) (рис.3).
Изготовление анодного блока
Анод изготавливается как медный колпачок (в виде шляпы). Общая длина анода – 10-15 мм. Нижняя торцевая часть (бортик) имеет диаметр 20-25 мм и длину 3-4 мм. Цилиндрическая часть – диаметром 15-20 мм. В центре анода на всю длину сверлится отверстие диаметром 1,8-2 мм. На цилиндрической части анода нарезается резьба для закручивания его в корпус.
Корпус анодного блока желательно изготовить из бронзы, но можно и из стали, в виде двух цилиндров (труб), между которыми располагается охлаждающая рубашка. Цилиндры свариваются (спаиваются) между собой. Наружный диаметр внешнего цилиндра рекомендуется 50-80 мм. Но размеры цилиндров могут быть любыми с учетом найденных труб. Главное условие: корпус должен состоять из двух цилиндров, которые входят друг в друга, при этом внутренний диаметр должен быть равен диаметру цилиндрической части анода, а между цилиндрами должны располагаться трубки охлаждающего змеевика. Длина корпуса – 30-60 мм.
На цилиндре нарезается резьба с обоих торцов. На нижнем торце резьба нарезается внутри и предназначена для крепления анода, на верхнем торце – внутри внешнего цилиндра для соединения с катодным блоком. На наружном цилиндре изготавливается отверстие с резьбой для установки винта, обеспечивающего подключение кабеля.
Изготовление катодного блока
Корпус катодного блока изготавливается из полимерной или текстолитовой трубы диаметром равным внутреннему диаметру внешнего цилиндра анодного блока. На нижнем торце трубы нарезается внешняя резьба для соединения с корпусом анодного блока. Внутри корпуса нарезается резьба для ввинчивания держателя катода. Длина корпуса 7-10 см.
Держатель катода изготавливается из бронзы или стали и имеет разный диаметр на разных участках. Нижний участок, длиной в 15-20 мм, выполняется в виде заостренной трубки диаметром в 8-10 мм и внутренним диаметром в 5-5,5 мм.
Средний участок, длиной в 20-25 мм, имеет диаметр равный внутреннему диаметру корпуса катодного блока. На этом участке нарезается резьба для крепления на корпусе.
Диаметр внутреннего канала должен быть не менее 5 мм. Верхний участок, длиной в 30-40 мм, имеет диаметр 10-15 мм. Внутренний диаметр этого участка 6-7 мм. На верхнем участке держателя нарезается внутренняя резьба для крепления электрода. Снаружи в верхней части нарезается резьба на длине 20-25 мм для установки стопорной гайки. Такой держатель лучше всего изготовить на токарном станке.
Катод изготавливается из стандартного вольфрамового сварочного электрода диаметром 4 мм. Его конец заостряется. Вольфрамовый стержень длиной в 40-50 мм прочно соединяется с хвостовиком катода, на котором нарезается резьба для крепления на верхнем участке держателя катода. Длина хвостовика 40-60 мм, диаметр 6-7 мм. Верхняя часть хвостовика переходит в регулировочный винт (любой формы), который, в свою очередь, имеет ручку из изоляционного материала. Катод закручивается во внутренний канал держателя так, чтобы его заостренный конец вышел из нижнего (направляющего) участка держателя на 5-10 мм. Путем вращения ручкой положение катода можно изменять.
Для ограничения и контроля продольного перемещения катода служит стопорная гайка, установленная на держателе.
В корпусе катодного блока на уровне нижнего участка держателя сверлится отверстие и устанавливается штуцер для подачи плазмообразующего газа. Газ подается через трубку, размещенную в пространстве между нижней частью держателя и корпусом. В держателе предусмотрен винт для подключения электрического питания. В верхней части корпуса просверлено отверстие для прохождения провода (кабеля).
Сборка плазмотрона
Вначале собирается катодный блок в следующей последовательности. Электрод вкручивается в держатель. Затем держатель вкручивается в корпус. К винту держателя подключается провод, который выводится через отверстие в корпусе. Катодный корпус вкручивается в анодный корпус. Снизу в анодный корпус вкручивается анод. Электрод дополнительно подкручивается так, чтобы стержень уперся в анод. Стопорная гайка на держателе устанавливается по этому положению электрода.
Сборка сварочного аппарата
Сборка сварочного аппарата включает в себя следующие операции. К контактному винту анодного блока плазмотрона присоединяется одна из жил сварочного кабеля от инвертора, вторая закрепляется на свариваемой детали. К штуцеру в анодном блоке присоединяется шланг охлаждения, а к штуцеру катодного блока – шланг от компрессора. На контактных винтах анодного и катодного блоков плазмотрона закрепляется кабель от трансформатора питания вспомогательной дуги. При зажигании вспомогательной дуги катод касается анода и затем быстро отводится на 2-3 мм.
Необходимый инструмент и оборудование.
При изготовлении самодельного сварочного аппарата необходимо использование следующего инструмента:
- сварочный аппарат;
- электродрель;
- болгарка;
- фрезер;
- напильник;
- ножовка по металлу;
- тиски;
- круг наждачный;
- плоскогубцы;
- отвертка;
- ключи гаечные;
- зубило;
- молоток;
- штангенциркуль;
- метчик;
- плашка;
Плазменная сварка современный эффективный вид сварки. Самодельный сварочный аппарат поможет производить практически любые сварочные работы, в том числе работать как сварочный аппарат для точечной сварки.
До недавнего времени, когда в домашних условиях возникала необходимость в резке металлических заготовок для различных нужд, у домашнего мастера выбор был не очень большим. Либо УШМ (угловая шлифовальная машина, в простонародье «болгарка»), либо газовый резак.
Но прогресс не стоит на месте, и относительно недавно для широких масс стало доступно принципиально иное средство для резки металла, более эффективное и удобное в эксплуатации. Речь идёт о или, как его ещё иногда называют, плазморезе. Учитывая высокую стоимость бытовых плазменных резаков заводского изготовления вполне рациональной выглядит идея попытаться собрать этот прибор в домашних условиях. А для того чтобы убедиться в целесообразности этой идеи, можно сравнить технологические особенности производимых работ с помощью вышеперечисленных приспособлений.
Самодельный плазморез
Сборка плазмореза в домашних условиях очень напоминает собирание конструктора. Дело в том, что все без исключения составные элементы плазмореза относятся к достаточно сложным технологическим изделиям. Изготовление этих элементов в домашних условиях с нуля не только требует очень глубоких познаний в данном предмете и соответствующего дорогостоящего оборудования, но и является небезопасным в плане здоровья домашнего мастера.
Например, температура внутри камеры сгорания плазмотрона составляет порядка 20000−30000 градусов. Поэтому лучше купить элементы, из которых состоит плазморез, уже готовыми, с гарантией высокой надёжности, чем пытаться сделать дома из подручных средств и тем самым подвергать опасности не только свою жизнь, но и жизнь своих близких.
Совсем ничего не понимающим в металлообработке необходимо знать хотя бы элементарные вещи, например, то, что лазерный резак по металлу и плазменный резак по металлу - это не одно и то же.
Составляющие элементы
Любой плазморез состоит из следующих элементов:
Инвертор или трансформатор
И у того, и у другого есть как положительные стороны, так и отрицательные. В конечном итоге выбор происходит в пользу конкретного устройства исходя из технических задач, которые ставятся перед будущим плазморезом.
Сварочный инвертор-полуавтомат
Наиболее оптимальное решение для личного гаража или небольшой мастерской.
Сварочный трансформатор
Более подходит для стационарных условий крупных мастерских или заводов.
Исходя из этих сравнительных характеристик домашние мастера чаще всего склоняются в сторону плазмореза из инвертора, собранного своими руками на базе сварочного инвертора.
Плазмотрон или резак
Основными компонентами плазморезки являются: два электрода, изолятор, разделяющий катодный и анодный узлы, и камера завихрения газовой смеси.
Принцип работы плазмотрона
Под давлением газ поступает в пространство между соплом и электродом. В момент включения осциллятора, в результате возникновения высокочастотного импульсного тока, между двумя электродами возникает электрическая дуга. Эта дуга носит название предварительной, и её задача - разогреть газ, находящийся в камере сгорания. Температура разогретого газа в камере относительно невысокая - порядка 5000−7000 градусов.
После того как предварительная дуга заполнит собой всё сопло, с помощью компрессора увеличивают давление подаваемого сжатого воздуха, в результате начинает происходить ионизация газа. Как следствие этого, газ расширяется в объёме, становится сверхпроводимым и разогревается до запредельно высоких температур порядка 20000−30000 градусов. Иными словами, газ превращается с плазму.
Под большим давлением плазма вырывается через узкое отверстие сопла наружу. В момент соприкосновения потока плазмы с поверхностью металла возникает вторая дуга - основная, или классическая. Роль второго электрода в этом случае берёт на себя сама плазма. Плазменная дуга мгновенно расплавляет металл в точке контакта. Под сильным напором сжатого воздуха расплавленный металл мгновенно выдувается, и в результате остаётся чистый рез.
Существуют два базовых условия, при соблюдении которых получается качественная резка с помощью плазмы:
- Ток, подаваемый на электрод, должен обладать силой не менее 250 А.
- Сжатый воздух подаётся в камеру сгорания со скоростью не менее 800−900 м/с.
Сложность изготовления плазмотрона
Схемы, чертежи для изготовления плазмореза своими руками очень легко найти в Интернете. Но плазменный резак очень сложно устроен и, кроме того, требует очень тонких настроек перед непосредственной эксплуатацией. Несмотря на обилие в Интернете соответствующих рекомендаций, чертежей и видеороликов, сделать плазмотрон дома технически крайне сложно. А если учесть, что затея эта ещё и крайне опасная для здоровья, то лучше от неё совсем отказаться и воспользоваться услугами «Али Экспресса» или ближайшего специализированного магазина.
Сборка из готовых комплектуюущих
Необходимо подключить сопло плазмореза к инвертору и компрессору. Осуществляется это посредством так называемого кабель-шлангового пакета. Оптимальным будет использовать для этих целей специальные зажимы и клемы, которые легко фиксируются и также легко снимаются.
Перед тем как начинается сборка, необходимо окончательно убедиться в совместимости всех комплектующих.
Порядок сборки достаточно прост:
- Инвертор посредством электрического кабеля соединяется с электродом плазмореза.
- Компрессор с помощью специального шланга присоединяется к рабочей камере плазмореза.
Даже при сборке из уже готовых комплектующих цена конечного продукта будет на несколько порядков меньше, чем если покупать готовый плазменный резак. После того как аппарат будет собран и станок будет готов к работе, нужно позаботиться о расходных материалах и некоторых аспектах эксплуатации устройства.
О том, как выбрать плазморез можно .
О том, как выбрать плазморез можно .
Заводской аппарат для плазменной резки. Наша задача: сделать аналог своими руками
Сделать функциональный плазморез своими руками из серийного сварочного инвертора не так уж сложно, как это может показаться на первый взгляд. Для того чтобы решить эту задачу, необходимо подготовить все конструктивные элементы такого устройства:
- плазменный резак (его также называют плазмотроном);
- сварочный инвертор или трансформатор, который будет выступать в роли источника электрического тока;
- компрессор, при помощи которого будет создаваться струя воздуха, необходимая для формирования и охлаждения потока плазмы;
- кабели и шланги для объединения в одну систему всех конструктивных элементов аппарата.
Плазморез, в том числе и самодельный, успешно используется для выполнения различных работ как в производственных, так и в домашних условиях. Незаменим такой аппарат в тех ситуациях, когда необходимо выполнить точный, тонкий и высококачественный рез заготовок из металла. Отдельные модели плазморезов по своим функциональным возможностям позволяют использовать их в качестве сварочного аппарата. Такая сварка выполняется в среде защитного газа аргона.
При выборе для комплектации самодельного плазмотрона источника питания важно обращать внимание на силу тока, которую такой источник сможет вырабатывать. Чаще всего для этого выбирают инвертор, обеспечивающий высокую стабильность процессу плазменной резки и позволяющий более экономно расходовать электроэнергию. Отличаясь от сварочного трансформатора компактными габаритами и легким весом, инвертор более удобен в использовании. Единственным минусом применения инверторных плазморезов является трудность раскроя с их помощью слишком толстых заготовок.
При сборке самодельного аппарата для выполнения плазменной резки можно использовать готовые схемы, которые несложно найти в интернете. В Сети, кроме того, есть видео по изготовлению плазмореза своими руками. Используя при сборке такого устройства готовую схему, очень важно строго ее придерживаться, а также обращать особенное внимание на соответствие конструктивных элементов друг другу.
Схемы плазмореза на примере аппарата АПР-91
В качестве донора при рассмотрении принципиальной электрической схемы мы будем использовать АПР-91.
Схема силовой части (нажмите для увеличения)
Схема управления плазмореза (нажмите для увеличения)
Схема осциллятора (нажмите для увеличения)
Элементы самодельного аппарата для плазменной резки
Первое, что необходимо найти для изготовления самодельного плазмореза, – это источник питания, в котором будет формироваться электрический ток с требуемыми характеристиками. Чаще всего в этом качестве используются , что объясняется рядом их преимуществ. Благодаря своим техническим характеристикам такое оборудование обеспечивает высокую стабильность формируемого напряжения, что положительно сказывается на качестве выполнения резки. Работать с инверторами значительно удобнее, что объясняется не только их компактными габаритами и незначительным весом, но и простотой настройки и эксплуатации.
Благодаря компактности и небольшому весу плазморезы на основе инверторов можно использовать при выполнении работ даже в самых труднодоступных местах, что исключено для громоздких и тяжелых сварочных трансформаторов. Огромным преимуществом инверторных источников питания является и то, что они обладают высоким КПД. Это делает их очень экономичными в плане потребления электроэнергии устройствами.
В отдельных случаях источником питания для плазмореза может служить сварочный трансформатор, но его использование чревато значительным потреблением электроэнергии. Следует также учитывать и то, что любой сварочный трансформатор отличается большими габаритами и значительной массой.
Основным элементом аппарата, предназначенного для раскроя металла при помощи струи плазмы, является плазменный резак. Именно данный элемент оборудования обеспечивает качество резки, а также эффективность ее выполнения.
Для формирования воздушного потока, который будет преобразовываться в высокотемпературную струю плазмы, в конструкции плазмореза используется специальный компрессор. Электрический ток от инвертора и воздушный поток от компрессора подаются к плазменному резаку при помощи кабель-шлангового пакета.
Центральным рабочим элементом плазмореза является плазмотрон, конструкция которого состоит из следующих элементов:
- сопла;
- канала, по которому подается воздушная струя;
- электрода;
- изолятора, который одновременно выполняет функцию охлаждения.
Первое, что необходимо сделать перед изготовлением плазмотрона, – это подобрать для него соответствующий электрод. Наиболее распространенными материалами, из которых делают электроды для выполнения плазменной резки, являются бериллий, торий, цирконий и гафний. На поверхности данных материалов при нагревании формируются тугоплавкие оксидные пленки, которые препятствуют активному разрушению электродов.
Некоторые из вышеперечисленных материалов при нагревании могут выделять опасные для здоровья человека соединения, что следует обязательно учитывать, выбирая тип электрода. Так, при использовании бериллия формируются радиоактивные оксиды, а испарения тория при их соединении с кислородом образуют опасные токсичные вещества. Совершенно безопасным материалом, из которого делают электроды для плазмотрона, является гафний.
За формирование струи плазмы, благодаря которой и выполняется резка, отвечает сопло. Его изготовлению следует уделить серьезное внимание, так как от характеристик данного элемента зависит качество рабочего потока.
Наиболее оптимальным является сопло, диаметр которого составляет 30 мм. От длины данного элемента зависит аккуратность и качество исполнения реза. Однако слишком длинным сопло также не стоит делать, поскольку это способствует слишком быстрому его разрушению.
Как уже говорилось выше, в конструкции плазмореза обязательно присутствует компрессор, формирующий и подающий к соплу воздушный поток. Последний необходим не только для формирования струи высокотемпературной плазмы, но и для охлаждения элементов аппарата. Использование сжатого воздуха в качестве рабочей и охлаждающей среды, а также инвертора, формирующего рабочий ток силой 200 А, позволяет эффективно разрезать металлические детали, толщина которых не превышает 50 мм.
Для того чтобы приготовить аппарат для плазменной резки к работе, необходимо соединить плазмотрон с инвертором и воздушным компрессором. Для решения такой задачи используется кабель-шланговый пакет, который применяют следующим образом.
- Кабелем, по которому будет подаваться электрический ток, соединяются инвертор и электрод плазмореза.
- Шлангом для подачи сжатого воздуха соединяют выход компрессора и плазмотрон, в котором из поступающего воздушного потока будет формироваться струя плазмы.
Особенности работы плазмореза
Чтобы сделать плазморез, используя для его изготовления инвертор, необходимо разобраться в том, как такой аппарат работает.
После включения инвертора электрический ток от него начинает поступать на электрод, что приводит к зажиганию электрической дуги. Температура дуги, горящей между рабочим электродом и металлическим наконечником сопла, составляет порядка 6000–8000 градусов. После зажигания дуги в камеру сопла подается сжатый воздух, который проходит строго через электрический разряд. Электрическая дуга нагревает и ионизирует проходящий через нее воздушный поток. В результате его объем увеличивается в сотни раз, и он становится способным проводить электрический ток.
При помощи сопла плазмореза из токопроводящего воздушного потока формируется уже струя плазмы, температура которой активно повышается и может доходить до 25–30 тысяч градусов. Скорость плазменного потока, за счет которого и осуществляется резка деталей из металла, на выходе из сопла составляет порядка 2–3 метров в секунду. В тот момент, когда струя плазмы соприкасается с поверхностью металлической детали, электрический ток от электрода начинает поступать по ней, а первоначальная дуга гаснет. Новая дуга, которая горит между электродом и обрабатываемой деталью, называется режущей.
Характерной особенностью плазменной резки является то, что обрабатываемый металл плавится только в том месте, где на него воздействует плазменный поток. Именно поэтому очень важно сделать так, чтобы пятно воздействия плазмы находилось строго по центру рабочего электрода. Если пренебречь этим требованием, то можно столкнуться с тем, что будет нарушен воздушно-плазменный поток, а значит, ухудшится качество выполнения реза. Для того чтобы соблюсти эти важные требования, используют специальный (тангенциальный) принцип подачи воздуха в сопло.
Необходимо также следить за тем, чтобы не образовалось сразу два плазменных потока вместо одного. Возникновение такой ситуации, к которой приводит несоблюдение режимов и правил выполнения технологического процесса, может спровоцировать выход инвертора из строя.
Важным параметром плазменной резки является скорость воздушного потока, которая не должна быть слишком большой. Хорошее качество реза и быстроту его выполнения обеспечивает скорость воздушной струи, равная 800 м/сек. При этом сила тока, поступающего от инверторного аппарата, не должна превышать 250 А. Выполняя работу на таких режимах, следует учитывать тот факт, что в этом случае увеличится расход воздуха, используемого для формирования плазменного потока.
Самостоятельно сделать плазморез несложно, если изучить необходимый теоретический материал, просмотреть обучающее видео и правильно подобрать все необходимые элементы. При наличии в домашней мастерской такого аппарата, собранного на основе серийного инвертора, может качественно выполняться не только резка, но и плазменная сварка своими руками.
Если в вашем распоряжении нет инвертора, можно собрать плазморез и на основе сварочного трансформатора, но тогда придется смириться с его большими габаритами. Кроме того, плазморез, изготовленный на основе трансформатора, будет обладать не очень хорошей мобильностью, так как переносить его с места на место затруднительно.
И специалисты, и начинающие мастера часто используют в своей работе плазменную резку. Это и понятно: ведь это – незаменимый процесс при самых разных строительных и производственных процессах. Недостаток один: выпускающимися различными фирмами устройства стоят значительных денег, не всем они по карману. Поэтому самые разные рабочие люди, будь то строительные бригады или отдельные мастера, задумываются, как создать плазморез из инвертора, полагаясь только на свои руки и на доступное оборудование, сэкономив тем самым значительную сумму.
Видео: Самодельный плазморез,плазменный резак сделанный за месяц
Основное назначение ручного плазмореза – это резка разных типов металлов. Такие действия необходимы во время возведения различных сооружений. Ведь не нужно использовать другие инструменты. Применение всевозможных электродов, с помощью которых идёт сварочный процесс также возможно, если в наличии самодельный плазморез.
В данном агрегате основополагающий принцип, по которому происходит соединение металлов – это пайка. Именно благодаря высокой температуре припоя ручной плазморез позволяет надежно скреплять разнообразные металлы — это его основное преимущество, поэтому данное оборудование столь и необходимо многим.
Помимо стандартной строительной деятельности используют этот удобный инструмент так же и при кузнечных работах. Ведь при его непосредственном участии можно производить различные манипуляции, как с цветными, так и с черными металлами. Помимо их сваривания: ещё и термическую чистку, и закаливание, и отжиг. По данной причине наличие ручного плазмореза при подобных работах является обязательным, этим обеспечивается и качество продукции и значительно экономия времени.
Конструкция её особенности
Прежде чем начинать самостоятельно собирать плазморез из инвертора, необходимо точно определить его комплектацию и как он будет устроен. Следует понять, что отдельные детали будущего устройства лучше приобрести уже готовыми, нежели собирать самостоятельно, т.к. такая сборка будет сопряжена с определенными трудностями.
Обычно собранный аппарат состоит из следующих основных компонентов, без которых работа его невозможна: это воздушный компрессор, пакет шланго-кабельного типа, источник питания и резак, который официально называют плазмотроном.
Своеобразное «сердце» ручного плазмореза – это источник питания. Именно он подаёт ток необходимой мощности. Технические характеристики агрегата определяются именно этой составляющей.
Если сравнивать используемый на данном устройстве резак (или «плазмотрон»), то видно, что его конструкция значительно отличается от аналогичных компонентов, применяемых в сварочных агрегатах. Тем ни менее, он является не менее важным, чем источник питания. Именно резак (плазморез), является той деталью, самостоятельное создание которой из инвертора сопряжено со значительными проблемами. Приобрести резак лучше уже готовым, в магазине. В дальнейшем это избавит от многих проблем.
В мощных агрегатах для горячей резки металла необходимы функции внутреннего охлаждения. Там для этого применяются различные газовые смеси. Необходимо охлаждение и в ручном плазморезе, но здесь достаточно только своевременной подачи воздуха. С этой целью задействуют компрессор, для работы которого нужен ток силой в пределах 200 А.
Соединительная часть, сквозь которую на резак и идет ток от источника, а также нагоняется посредством компрессора воздух – это кабеле-шланговый пакет.
Об использовании транформатора либо инвертора
Чаще всего при когда планируется собрать плазморез, в роль источника питания берут либо инвертор, либо особый трансформатор. У каждого из этих вариантов имеются свои преимущества, но чтобы понять, какой именно подойдёт, надо точно знать, какие технические характеристики должны получиться у вашего плазмореза, соответственно, надо знать и особенности инвертора и трансформатора.
Преимущества у плазмореза, изготовленного на основе инвертора следующие: в среднем его КПД на треть выше, чем у аналогов, в которых присутствует трансформатор, они наиболее эффективны и экономны. Такое устройство обеспечивает стабильность дуги. К недостаткам относится то, что работа проводится исключительно с материалами незначительной толщины.
Если же за основу взят трансформатор, то такой агрегат наверняка будет громоздким и потребует дополнительную площадку для использования. Но значительным плюсом является то, что он позволяет проводить работы с довольно массивными и толстыми деталями. Такие устройства ставят либо в специально оборудованных для них помещениях либо на передвижных платформах.
Поэтому, если не планируется проводить резку особо крупных объектов, то рекомендуется использовать именно плазморез созданный из инвертора. Принцип прост: надо соединять уже находящийся в вашем распоряжении источник питания и прочие детали, соблюдая определенную последовательность.
Какое оборудование понадобится
Конечно, прежде чем приступать непосредственно к сборке устройства для плазменной резки металла, потребуется приобрести все детали, которые и составят конечный продукт. Но если вы хотите, чтобы предполагаемые функции выполнялись на высоком уровне, без поломок, то некоторые из составляющих надо покупать уже в готовом виде.
Инвертор
Это «сердце» нашего будущего агрегата, и взять его можно из какого-либо сварочного аппарата. В большинстве случаев, это и есть главное материальное вложение в описываемый проект. Для того, чтобы выбрать подходящий инвертор надо точно знать, какие работы будут производиться плазморезом, их объем и т.д. Тогда уже не сложно будет подобрать и мощность инвертора.
Приходится слышать, что некоторые народные умельцы собирают инвертор и своими силами. Для этого кропотливо подбирают детали, используют материалы имеющиеся в их распоряжении. Но на практике оказывается, что такие самодельные конструкции менее надежны, чем покупные варианты. К тому же в домашних условиях трудно обеспечить те же стандарты, что и на производстве. Поэтому предпочтительнее все же покупной вариант инвертора.
Резак
Когда мастера или любители делают своими силами плазморез, то зачастую ошибаются, пытаясь полностью собрать и резак с подачей электричества и воздуха. Составные части резака это: сопло, элементы подвода и ручка. Причем ручка, вследствие её интенсивного использования, изнашивается за короткий период времени и приходится часто её заменять. Поэтому лучшим выбором будет покупка заводского сопла, а вот остальные составляющие можно собрать своими силами. Но вполне обоснованным также является и мнение о том, что затрата большого количества средств и усилий на самостоятельную сборку этой составляющей не продуктивно. Лучше купить заводское изделие.
Компрессор
По инструкции использование компрессора подразумевает, что будет применяться кислород, либо инертный газ. На практике же чаще его подключают к баллонам, в которых – специальная смесь. Именно такая смесь обеспечивает сильный пучок плазмы при достойном охлаждении. Если жеплазморез используется в быту, то для экономии и простоты дела рекомендуют использовать простой компрессор. Эту составляющую вполне можно собрать своими силами, где роль ресивера будет выполнять обычный баллон. Компрессор же часто берут из холодильника, либо из машины ЗИЛ. Важно не ошибиться с регулированием давления. Делается это опытным путем, мастерами, на начальном этапе работ.
Кабель–шланговый пакет
Эту составляющую плазмореза можно купить как по отдельности, так и вместе с основным оборудованием. Главное знать некоторые характеристики агрегата, а именно: какое при работе будет давление, а также какое сечение у кабеля – от этого зависят и характеристики шлангов. Проводник подбирается под силу инвертора. В другом случае он перегреется и может загореться и даже возможно поражение током.
Процесс сборки
Это довольно простая последовательность сборки. Сопло плазмореза соединяется с инвертором и компрессором. Для подобных целей и нужен кабель-шланговой пакет. Потребуются набор клемов и зажимов. С их помощью можно оперативно собирать, а также и разбирать плазморез. Если все сделано грамотно, то на выходе получится устройство весьма компактных параметров. Его легко транспортировать на место, где будет проводиться очередная работа.
- Прежде всего, вы должны позаботиться о том, чтобы в наличии были запасные прокладки в достаточном количестве. Ведь происходит плазменая резка при использовании газа, а прокладки необходимы для подключения шлангов. И если агрегат планируется достаточно часто перевозить, то без данного элемента никак не обойтись, более того – отсутствие прокладок может стать причиной остановки всей работы.
- Особо высокие температуры воздействуют на сопло резака. Поэтому, в перспективе длительного использования аппарата, именно эта деталь изнашивается скорее других. Так что в наличии должно быть и запасное сопло.
- Диапазон цен на инверторы весьма велик: от весьма дешёвых и до действительно дорогих. Главное, что влияет на цену – это мощность инвертора. Так что, прежде чем покупать, определитесь с тем, какая вам потребуется мощность. И уж отталкиваясь от своих реальных потребностей, выбирайте ту или иную модель. Так и деньги сэкономите и создадите плазморез, который подходит именно для вашей работы.
- Не обойтись без электродов изготовленных из тугоплавких металлов. На рынке выбор достаточно велик. Например, изделия изготовленные из циркония, бериллия или тория. Но при значительном нагреве из определенных металлов происходит выделение опасных компонентов. Наиболее безопасным, а значит и предпочтительным считаются электроды, изготовленные из гафния.
- Во время проведения работ плазма в таком аппарате раскаляется до 30 тысяч градусов. А это значит, что требуется соблюдений всех мер безопасности. Без этого возможно возгорание, либо же может быть нанесён вред, как сварщику, так и окружающим. По этой причине новичкам, не прошедшим никакого обучения нельзя работать на подобном оборудовании. В идеале должен работать специалист со значительным стажем.
- Причина, по которой специалисты рекомендуют применять при работах только изготовленные на заводах резаки, это то, что самодельные вариации могут вносить нарушения в вихревой поток воздуха. А это недопустимо, т.к. возможно образование 2-х дуг, которые станут причиной поломки изделия. Поэтому лучше один раз потратиться, чем потом вкладывать дополнительные средства и силы в починку агрегата.
- Если с помощью инвертора планируется производить работы только одного типа, то в него возможно внесение некоторых модификаций призванных облегчить именно такой тип работ. Например, некоторые умельцы вводят собственные доработки в сопло или создают особый кожух для защиты рук. Главный принцип любого такого дополнения: они не должны идти в разрез с правилами безопасности.
Выводы
Итак, ознакомившись с этим материалом, становится ясно, что для сборки плазмореза с инвертором потребуется приобрести уже готовые составляющие от разных производителей. А что касается изготовления плазмореза, то это простая сборка. Но все же подбор отдельных деталей позволить сэкономить, т.к. если брать полный готовый комплект у одного производителя, то это выйдет гораздо дороже.
Видео: Как превратить инвертор для ручной сварки в полуавтомат
Сборка плазмореза своими руками из инвертора является относительно несложным делом.
Плазморез можно использовать не только для резки различных деталей, но и для сварки.
Прежде чем собирать самодельный плазморез своими руками, следует заранее подготовить некоторые комплектующие, входящие в состав конструкции плазмореза. В конструкцию плазмореза входят следующие элементы:
- плазменный резак;
- источник электропитания, в роли которого может использоваться инвертор или трансформатор;
- компрессорное устройство для подачи потока воздуха и формирования потока плазмы;
- кабель-шланги для сборки всех компонентов в единый комплекс.
Самодельный плазморез можно использовать для проведения разнообразных технических операций не только на производстве, но и в домашнем хозяйстве.
Дома эти приспособления можно применять для обработки металлических изделий, если требуется проведение тонкой и точной резки.
Промышленность предлагает потребителям устройства, с помощью которых можно проводить сваривание металлов в защитной газовой среде. В качестве защиты при проведении сварки используется инертный газ аргон.
При сборке самодельного устройства следует особое внимание уделить силе тока. Величина этого параметра зависит от используемого источника питания.
Лучше всего применять в качестве источника электротока инвертор. Это устройство обеспечивает стабильное функционирование аппарата плазменной резки. Помимо этого, применение инвертора позволяет обеспечить более экономичное энергопотребление, нежели при использовании в качестве источника питания трансформатора.
Недостатком применения в конструкции плазмореза инверторного источника питания является небольшая толщина заготовок, которые можно обрабатывать при помощи такого устройства.
Преимуществами плазмореза на основе использования инвертора являются относительно небольшая масса устройства и небольшое потребление электрической энергии. Кроме того, КПД устройства, основу которого составляет инверторный источник питания, выше на 10%, чем у устройства с трансформаторным блоком, что оказывает влияние на качество выполнения операций.
При проведении сборки приспособления следует уделить внимание точности и качеству сборки в соответствии соемой, а также объединению элементов в системе.
При сборке приспособления в конструкции нужно использовать сопло достаточной длины, которое не должно быть слишком длинным, иначе его придется часто заменять.
Выбор конструктивных элементов для сборки приспособления
При изготовлении прибора своими руками требуется правильно подобрать соответствующие комплектующие.
Источник электропитания для оборудования. В качестве этого элемента применяется инвертор – это устройство, обеспечивающее подачу напряжения с заранее заданными характеристиками для функционирования оборудования. Помимо инвертора можно применять трансформатор. Если используется в качестве блока питания трансформатор, то при конструировании оборудования нужно учитывать большой вес сварочного трансформатора. Кроме того, следует помнить, что при использовании трансформатора устройство потребляет большое количество электрической энергии.
Для сборки инструмента нужно подготовить плазменный резак, который является основным элементом приспособления, обеспечивающим выполнение рабочих операций. Также потребуется приобрести устройство нагнетания воздушного потока – компрессор и кабель-шланговый пакет.
Использование инверторного источника питания более выгодно, так как это устройство является более экономичным и его стоимость значительно ниже. Приспособление, работа которого основана на использовании инверторного блока питания, проще в использовании. Такое устройство можно применять при проведении работ в домашних условиях и на небольшом производстве. При использовании этого типа блока питания достигается стабильность напряжения, что позволяет осуществлять качественные работы в труднодоступных местах, где использование трансформаторных устройств невозможно.
Плазмотрон – основной элемент резака. Конструкция этого приспособления состоит из сопла, канала подачи воздушного потока, обеспечивающего резку металлических заготовок, электрода и изолятора, играющего одновременно роль охладителя.
Сборка плазменного резака
Для сборки плазмотрона требуется подобрать соответствующий электрод. Чаще всего используются электроды, изготовленные с применением тория, бериллия, циркония или гафния. Такие материалы считаются оптимальными для проведения резки металла воздушно-пламенным потоком. В процессе функционирования установки на поверхности материала электрода образуются тугоплавкие оксиды, которые не позволяют происходить разрушению материала электрода. При выборе типа электрода следует помнить, что некоторые из материалов, используемых для изготовления тела электродов, являются опасными для работника. Так, например, бериллий в составе электрода в процессе работы вызывает образование радиоактивных оксидов, а использование тория вызывает образование токсичных соединений с кислородом. Лучшим материалом является гафний, который абсолютно безопасен для работника, осуществляющего работы.
В процессе сборки следует особое внимание уделить соплу, которое осуществляет формирование струи для резки. От технических характеристик этого элемента зависит качество рабочей струи. Оптимальным является применение приспособления с диаметром 3 см. Длина должна быть достаточной, чтобы рез имел аккуратный и качественный вид. В случае если сопло является слишком длинным, то возможно его быстрое разрушение в процессе работы.
Для осуществления подачи воздушного потока в конструкции плазмореза используется компрессор. Особенностью работы резака является использование в процессе функционирования оборудования газов для защиты и плазмообразования. Работа по осуществлению резки металла совершается при силе тока в 200 А. При работе устройства применяется сжатый воздух, который требуется для охлаждения функционирующего оборудования и формирования плазменной струи. Использование такой конструкции в процессе работы позволяет проводить резание метзаготовок с толщиной металла до 50 мм.
Для соединения всех элементов установки применяется кабель-шланговый пакет. При проведении сборки установки требуется соблюдать определенный порядок работ. Сначала инвертор при помощи кабеля объединяется с электродом для подачи на него напряжения. Посредством шланга осуществляется подача сжатого воздушного потока от компрессорной установки к плазмотрону, где формируется плазменная струя.
Принцип функционирования резака
После того как установка для осуществления резки металла собрана, требуется проверить ее работоспособность. При запуске инвертор подает электроток с высокой частотой на плазмотрон. После подачи напряжения на электрод происходит формирование электродуги, ее температура в момент возникновения варьируется в интервале от 6 до 8 тыс. градусов Цельсия. Формирование дуги происходит между электродом и наконечником сопла. Далее подается поток сжатого воздуха, который при прохождении через электродугу нагревается и увеличивается в объеме в сотню раз, при этом происходит ионизация потока, и он приобретает токопроводные свойства.
При помощи сопла происходит формирование узкого потока плазмы. Скорость истечения плазменного потока равна 2-3 метра в секунду. В момент истечения струи плазмы ее температура значительно возрастает и достигает 25-30 тысяч градусов. На выходе из сопла формируется поток высокотемпературной плазмы, которая применяется для проведения процесса резки. В момент соприкосновения плазменной струи с металлом заготовки происходит гашение первоначальной дуги и зажигание дуги режущей, при помощи которой осуществляется обработка заготовки. Плавление металла происходит локально, в месте воздействия плазменного потока.
