У дома » Декор

Как да направите добър плазмен нож от инвертор със собствените си ръце. Как да направите свой собствен плазмен нож от инвертор Направете си сами плазмен нож от инвертор resanta

Фабрична машина за плазмено рязане. Нашата задача: да направим аналог със собствените си ръце

Да направите функционален плазмен нож със собствените си ръце от сериен заваръчен инвертор не е толкова трудно, колкото може да изглежда на пръв поглед. За да се реши този проблем, е необходимо да се подготвят всички структурни елементи на такова устройство:

  • плазмен нож (наричан още плазмена горелка);
  • заваръчен инвертор или трансформатор, който ще действа като източник на електрически ток;
  • компресор, с помощта на който ще се създава струя въздух, необходима за образуването и охлаждането на плазмения поток;
  • кабели и маркучи за комбиниране на всички структурни елементи на устройството в една система.

Плазмените резачки, включително домашните, се използват успешно за извършване на различни работи както в производството, така и у дома. Такова устройство е незаменимо в ситуации, когато е необходимо да се извърши точно, тънко и висококачествено рязане на метални детайли. Някои модели плазмени ножове, поради тяхната функционалност, позволяват да се използват като заваръчна машина. Това заваряване се извършва в среда на защитен газ аргон.

Когато избирате източник на захранване за завършване на домашна плазмена горелка, е важно да обърнете внимание на силата на тока, която такъв източник може да генерира. Най-често за това се избира инвертор, осигуряващ висока стабилност на процеса на плазмено рязане и позволяващ по-икономичен разход на енергия. Различавайки се от заваръчния трансформатор с компактни размери и леко тегло, инверторът е по-удобен за използване. Единственият недостатък на използването на инверторни плазмени ножове е трудността при рязане на твърде дебели детайли с тяхна помощ.

Когато сглобявате домашно устройство за извършване на плазмено рязане, можете да използвате готови диаграми, които лесно се намират в Интернет. Освен това в интернет има видео за това как да направите плазмен нож със собствените си ръце. Когато използвате готова диаграма при сглобяването на такова устройство, е много важно да я спазвате стриктно и също така да обърнете специално внимание на съответствието на структурните елементи един към друг.

Схеми на плазмен нож на примера на устройството APR-91

Когато разглеждаме схемата на електрическата верига, ще използваме APR-91 като донор.

Диаграма на силовата секция (щракнете за уголемяване)

Верига за управление на плазмен нож (щракнете за уголемяване)

Осцилаторна верига (щракнете за уголемяване)

Елементи на домашна машина за плазмено рязане

Първото нещо, което трябва да намерите, за да направите домашен плазмен нож, е източник на енергия, в който ще се генерира електрически ток с необходимите характеристики. Най-често те се използват в това си качество, което се обяснява с редица техни предимства. Благодарение на техническите си характеристики, такова оборудване осигурява висока стабилност на генерираното напрежение, което има положителен ефект върху качеството на рязане. Работата с инвертори е много по-удобна, което се обяснява не само с компактните им размери и ниско тегло, но и с лекотата на настройка и работа.

Благодарение на своята компактност и леко тегло, плазмените резачки, базирани на инвертори, могат да се използват за извършване на работа дори в най-труднодостъпните места, което е невъзможно за обемисти и тежки заваръчни трансформатори. Голямо предимство на инверторните захранвания е високата им ефективност. Това ги прави много енергийно ефективни устройства.

В някои случаи заваръчният трансформатор може да служи като източник на енергия за плазмен нож, но използването му е изпълнено със значителна консумация на енергия. Трябва също така да се има предвид, че всеки заваръчен трансформатор се характеризира с големи размери и значително тегло.

Основният елемент на апарата, предназначен за рязане на метал с помощта на плазмена струя, е плазмен нож. Именно този елемент на оборудването осигурява качеството на рязане, както и ефективността на неговото изпълнение.

За да се образува въздушен поток, който ще се преобразува във високотемпературна плазмена струя, в дизайна на плазмения нож се използва специален компресор. Електрическият ток от инвертора и въздушният поток от компресора се подават към плазмения нож с помощта на кабел и пакет от маркучи.

Централният работен елемент на плазмения нож е плазмената горелка, чиято конструкция се състои от следните елементи:

  • дюзи;
  • каналът, през който се подава въздушният поток;
  • електрод;
  • изолатор, който едновременно изпълнява и охлаждаща функция.

Първото нещо, което трябва да направите, преди да произведете плазмена горелка, е да изберете подходящия електрод за нея. Най-често използваните материали за направата на електроди за плазмено рязане са берилий, торий, цирконий и хафний. При нагряване на повърхността на тези материали се образуват огнеупорни оксидни филми, които предотвратяват активното разрушаване на електродите.

Някои от горните материали при нагряване могат да отделят опасни за човешкото здраве съединения, което трябва да се има предвид при избора на типа електрод. По този начин, когато се използва берилий, се образуват радиоактивни оксиди, а ториевите пари, когато се комбинират с кислород, образуват опасни токсични вещества. Напълно безопасният материал, от който се изработват електродите за плазмотроните, е хафният.

Дюзата е отговорна за образуването на плазмена струя, благодарение на която се извършва рязане. На производството му трябва да се обърне сериозно внимание, тъй като качеството на работния процес зависи от характеристиките на този елемент.

Най-оптималната е дюза с диаметър 30 ​​мм. От дължината на този елемент зависи точността и качеството на изрязването. Не трябва обаче да правите дюзата твърде дълга, тъй като това допринася за нейното унищожаване твърде бързо.

Както бе споменато по-горе, дизайнът на плазмения нож задължително включва компресор, който формира и доставя въздушен поток към дюзата. Последното е необходимо не само за образуването на струя високотемпературна плазма, но и за охлаждане на елементите на апарата. Използването на сгъстен въздух като работна и охлаждаща среда, както и инвертор, който генерира работен ток от 200 A, ви позволява ефективно да режете метални части, чиято дебелина не надвишава 50 mm.

За да подготвите машината за плазмено рязане за работа, е необходимо да свържете плазмената горелка с инвертор и въздушен компресор. За решаването на този проблем се използва пакет кабел-маркуч, който се използва по следния начин.

  • Кабелът, през който ще се подава електрически ток, свързва инвертора и електрода на плазмения нож.
  • Маркуч за подаване на сгъстен въздух свързва изхода на компресора и плазмотрона, в който ще се образува плазмена струя от входящия въздушен поток.

Характеристики на плазмения нож

За да направите плазмен нож, използвайки инвертор за неговото производство, трябва да разберете как работи такова устройство.

След включване на инвертора електрическият ток от него започва да тече към електрода, което води до запалване на електрическа дъга. Температурата на горящата дъга между работния електрод и металния връх на дюзата е около 6000–8000 градуса. След запалване на дъгата в камерата на дюзата се подава сгъстен въздух, който преминава строго през електрически разряд. Електрическата дъга загрява и йонизира преминаващия през нея въздушен поток. В резултат обемът му се увеличава стотици пъти и той става способен да провежда електрически ток.

С помощта на дюза за плазмен нож се образува плазмена струя от проводим въздушен поток, чиято температура активно се повишава и може да достигне 25–30 хиляди градуса. Скоростта на плазмения поток, поради който се режат метални части, на изхода от дюзата е около 2-3 метра в секунда. В момента, когато плазмената струя влезе в контакт с повърхността на металната част, през нея започва да тече електрически ток от електрода и първоначалната дъга изгасва. Новата дъга, която гори между електрода и детайла, се нарича рязане.

Характерна особеност на плазменото рязане е, че обработваният метал се топи само на мястото, където е изложен на плазмения поток. Ето защо е много важно да се гарантира, че петното на плазмената експозиция е строго в центъра на работния електрод. Ако пренебрегнете това изискване, може да срещнете факта, че въздушно-плазменият поток ще бъде нарушен, което означава, че качеството на среза ще се влоши. За да се изпълнят тези важни изисквания, се използва специален (тангенциален) принцип на подаване на въздух към дюзата.

Също така е необходимо да се гарантира, че два плазмени потока не се образуват наведнъж вместо един. Появата на такава ситуация, причинена от неспазване на режимите и правилата на технологичния процес, може да провокира повреда на инвертора.

Важен параметър за плазменото рязане е скоростта на въздушния поток, която не трябва да бъде твърде висока. Доброто качество на рязане и скоростта на изпълнение се осигуряват от скорост на въздушната струя от 800 м/сек. В този случай токът, подаван от инверторното устройство, не трябва да надвишава 250 A. При извършване на работа в такива режими трябва да се вземе предвид фактът, че в този случай въздушният поток, използван за образуване на плазмения поток, ще се увеличи.

Не е трудно да направите сами плазмен нож, ако изучавате необходимия теоретичен материал, гледате обучителен видеоклип и изберете правилно всички необходими елементи. Ако имате такова устройство в домашната си работилница, сглобено на базата на сериен инвертор, можете да извършите висококачествено не само рязане, но и плазмено заваряване със собствените си ръце.

Ако нямате инвертор на ваше разположение, можете да сглобите плазмен нож с помощта на заваръчен трансформатор, но тогава ще трябва да се примирите с големите му размери. В допълнение, плазмен нож, направен на базата на трансформатор, няма да има много добра мобилност, тъй като е трудно да го преместите от място на място.

Все по-често малки частни работилници и малки предприятия използват устройства за плазмено рязане на метал вместо мелници и други устройства. Въздушно-плазменото рязане ви позволява да извършвате висококачествени прави и профилирани разрези, да подравнявате ръбовете на металния лист, да правите отвори и отвори, включително профилни, в метални детайли и други по-сложни работи. Качеството на полученото изрязване е просто отлично; то се оказва гладко, чисто, практически без котлен камък и изпъкналости, а също и спретнато. Технологията за въздушно плазмено рязане може да обработва почти всички метали, както и непроводими материали като бетон, керамични плочки, пластмаса и дърво. Цялата работа се извършва бързо, детайлът се нагрява локално, само в зоната на рязане, така че металът на детайла не променя своята геометрия поради прегряване. Дори и начинаещ без опит в заваряването може да се справи с машина за плазмено рязане или, както се нарича още, плазмен нож. Но за да не разочарова резултатът, все още не боли да проучите устройството на плазмения нож, да разберете принципа му на работа и също да проучите технологията за работа с машина за въздушно плазмено рязане.

Проектиране на машина за въздушно плазмено рязане

Познаването на дизайна на плазмен нож ще ви позволи не само да извършвате работа по-съзнателно, но и да създадете домашен аналог, който изисква не само по-задълбочени познания, но и за предпочитане инженерен опит.

Машината за въздушно плазмено рязане се състои от няколко елемента, включително:

  • Захранване;
  • плазмена горелка;
  • пакет кабел-маркуч;
  • Компресор за въздух.

Захранванеза плазмен нож служи за преобразуване на напрежението и подаване на определена сила на тока към ножа/плазмената горелка, поради което се запалва електрическа дъга. Източникът на захранване може да бъде трансформатор или инвертор.

Плазмен факел- основният елемент на машина за въздушно плазмено рязане, именно в него протичат процесите, поради които се появява плазмата. Плазмената горелка се състои от дюза, електрод, корпус, изолатор между дюзата и електрода и въздушни канали. Елементи като електрод и дюза са консумативи и изискват честа смяна.

Електродв плазмената горелка е катод и служи за възбуждане на електрическата дъга. Най-разпространеният метал, от който се правят електроди за плазмотрони, е хафний.

Дюзаима конусовидна форма, компресира плазмата и образува плазмена струя. Излизайки от изходния канал на дюзата, плазмената струя докосва детайла и го разрязва. Размерите на дюзата влияят върху характеристиките на плазмения нож, неговите възможности и технологията на работа с него. Най-често срещаният диаметър на дюзата е 3 - 5 mm. Колкото по-голям е диаметърът на дюзата, толкова по-голям обем въздух за единица време може да премине през нея. Ширината на среза зависи от количеството въздух, както и от скоростта на работа на плазмения нож и скоростта на охлаждане на плазмената горелка. Най-често срещаната дължина на дюзата е 9 - 12 mm. Колкото по-дълъг е накрайникът, толкова по-точен е разрезът. Но твърде дългата дюза е по-податлива на разрушаване, така че оптималната дължина се увеличава с размер, равен на 1,3 - 1,5 пъти диаметъра на дюзата. Трябва да се има предвид, че всяка стойност на тока съответства на оптималния размер на дюзата, което осигурява стабилно изгаряне на дъгата и максимални параметри на рязане. Намаляването на диаметъра на дюзата до по-малко от 3 mm не е препоръчително, тъй като експлоатационният живот на цялата плазмена горелка е значително намален.

Компресордоставя сгъстен въздух към плазмотрона за образуване на плазма. В машините за въздушно плазмено рязане въздухът действа както като плазмообразуващ газ, така и като защитен газ. Има устройства с вграден компресор, като правило те са с ниска мощност, както и устройства с външен въздушен компресор.

Пакет кабел-маркучсе състои от електрически кабел, свързващ източника на захранване и плазмотрона, както и маркуч за подаване на въздух от компресора към плазмотрона. Какво точно се случва вътре в плазмената горелка ще разгледаме по-долу.

Принцип на работа на машина за въздушно плазмено рязане

Машината за въздушно плазмено рязане работи на принципа, описан по-долу. След натискане на бутона за запалване, който се намира на дръжката на плазмената горелка, към плазмената горелка започва да се подава високочестотен ток от източника на захранване. В резултат на това пилотната електрическа дъга светва. Поради факта, че образуването на електрическа дъга между електрода и детайла директно е трудно, върхът на дюзата действа като анод. Температурата на пилотната дъга е 6000 - 8000 °C, а стълбът на дъгата запълва целия канал на дюзата.

Няколко секунди след запалването на пилотната дъга, сгъстеният въздух започва да тече в камерата на плазмената горелка. Преминава през дежурна електрическа дъга, йонизира се, нагрява се и увеличава обема си 50 - 100 пъти. Формата на дюзата на плазмената горелка е стеснена надолу, поради което въздухът се компресира и от него се образува поток, който излиза от дюзата със скорост, близка до звуковата - 2 - 3 m/s. Температурата на йонизирания нагрят въздух, излизащ от изхода на дюзата, може да достигне 20 000 - 30 000 °C. Електрическата проводимост на въздуха в този момент е приблизително равна на електрическата проводимост на обработвания метал.

плазмаТова е точно това, което се нарича нагрят йонизиран въздух, излизащ от дюзата на плазмената горелка. Веднага след като плазмата достигне повърхността на обработвания метал, работната режеща дъга се запалва, в този момент пилотната дъга изгасва. Режещата дъга загрява детайла в точката на контакт, локално, металът започва да се топи и се появява разрез. Разтопеният метал изтича върху повърхността на детайла и се втвърдява под формата на капки и малки частици, които веднага се издухват от плазмения поток. Този метод на въздушно плазмено рязане се нарича остра плазмена дъга (директна дъга), тъй като металът, който се обработва, е включен в електрическата верига и е анод на режещата дъга.

В описания по-горе случай енергията на едно от приелектродните петна на дъгата, както и плазмата на колоната и изтичащата от нея горелка се използва за рязане на детайла. Плазменото дъгово рязане използва дъга с постоянен ток с прав поляритет.

Плазмено-дъговото рязане на метал се използва в следните случаи: ако е необходимо да се произвеждат детайли с профилирани контури от ламарина или да се произвеждат детайли с прави контури, но така че контурите да не се обработват допълнително, за рязане на тръби , ленти и пръти, за изрязване на дупки и отвори в детайли и др.

Но има и друг метод за плазмено рязане - плазмено струйно рязане. В този случай режещата дъга светва между електрода (катода) и върха на дюзата (анода) и детайлът не е включен в електрическата верига. Част от плазмата се отстранява от плазмената горелка под формата на струя (индиректна дъга). Обикновено този метод на рязане се използва за работа с неметални, непроводими материали - бетон, керамични плочки, пластмаса.

Подаването на въздух към плазмотроните с пряко и непряко действие се осъществява по различен начин. Изисква плазмено дъгово рязане аксиално подаване на въздух (директно). А за рязане с плазмена струя трябва тангенциално подаване на въздух.

Необходимо е тангенциално или вихрово (аксиално) подаване на въздух към плазмотрона, за да се гарантира, че катодното петно ​​е разположено строго в центъра. Ако се наруши тангенциалното подаване на въздух, катодното петно ​​неизбежно ще се измести, а с него и плазмената дъга. В резултат на това плазмената дъга не гори стабилно, понякога две дъги светят едновременно и цялата плазмена горелка се проваля. Домашното въздушно плазмено рязане не е в състояние да осигури тангенциално подаване на въздух. Тъй като за премахване на турбуленцията вътре в плазмената горелка се използват специално оформени дюзи и облицовки.

Сгъстен въздух се използва за въздушно плазмено рязане на следните метали:

  • Мед и медни сплави - с дебелина не повече от 60 mm;
  • Алуминий и алуминиеви сплави - с дебелина до 70 mm;
  • Стомана с дебелина до 60 мм.

Но въздухът абсолютно не трябва да се използва за рязане на титан. По-долу ще разгледаме по-подробно тънкостите на работа с ръчна машина за въздушно плазмено рязане.

Как да изберем машина за въздушно плазмено рязане

За да направите правилния избор на плазмен нож за частни битови нужди или малка работилница, трябва да знаете точно за каква цел ще се използва. С какви детайли ще трябва да работите, от какъв материал, каква дебелина, каква е интензивността на натоварване на машината и много други.

Инверторът може да е подходящ за частна работилница, тъй като такива устройства имат по-стабилна дъга и 30% по-висока ефективност. Трансформаторите са подходящи за работа с детайли с по-голяма дебелина и не се страхуват от пренапрежения, но в същото време тежат повече и са по-малко икономични.

Следващата степен е плазмените резачки с пряко и непряко действие. Ако планирате да режете само метални детайли, тогава е необходима машина с директно действие.

За частна работилница или домашни нужди е необходимо закупуването на ръчен плазмен нож с вграден или външен компресор, предназначен за определен ток.

Ток на плазмения нож и дебелина на метала

Силата на тока и максималната дебелина на детайла са основните параметри за избор на машина за рязане с въздушна плазма. Те са взаимно свързани. Колкото по-висок е токът, който захранващият източник на плазмения нож може да осигури, толкова по-дебел детайл може да се обработва с това устройство.

Когато избирате машина за лични нужди, трябва да знаете точно колко дебел ще бъде обработен детайлът и от какъв метал. Характеристиките на плазмените ножове показват както максималната сила на тока, така и максималната дебелина на метала. Но имайте предвид, че дебелината на метала е посочена въз основа на факта, че ще се обработват черни метали, а не цветни или неръждаема стомана. И посочената сила на тока не е номинална, а максимална, устройството може да работи при тези параметри за много кратко време.

Различните метали изискват различно количество ток за рязане. Точните параметри можете да видите в таблицата по-долу.

Таблица 1. Ток, необходим за рязане на различни метали.

Например, ако планирате да изрежете стоманен детайл с дебелина 2,5 mm, тогава е необходима сила на тока от 10 A, а ако детайлът е направен от цветни метали, например мед с дебелина 2,5 mm. силата на тока трябва да бъде 15 A. За да бъде срезът с високо качество, е необходимо да се вземе предвид определен резерв на мощност, така че е по-добре да закупите плазмен нож, предназначен за ток от 20 A.

Цената на машина за въздушно плазмено рязане директно зависи от нейната мощност - текущата мощност. Колкото по-висок е токът, толкова по-скъпо е устройството.

Режим на работа - продължителност на ВКЛ. (DS)

Режимът на работа на устройството се определя от интензивността на натоварването му. Всички устройства показват параметър като време на работа или работен цикъл. Какво означава? Например, ако е посочено PV = 35%, това означава, че плазменият нож може да работи 3,5 минути и след това трябва да се остави да се охлади за 6,5 минути. Продължителността на цикъла е 10 минути. Има устройства с PV 40%, 45%, 50%, 60%, 80%, 100%. За битови нужди, където устройството няма да се използва постоянно, са достатъчни устройства с коефициент на запълване от 35% до 50%. За CNC машинно рязане се използват плазмени резачки с работен цикъл = 100%, тъй като те осигуряват непрекъсната работа през цялата смяна.

Моля, имайте предвид, че когато работите с ръчно въздушно плазмено рязане, има нужда да преместите плазмената горелка или да се преместите в другия край на детайла. Всички тези интервали се броят към времето за охлаждане. Също така продължителността на активиране зависи от натоварването на устройството. Например, от началото на смяна дори плазмен нож с работен цикъл 35% може да работи 15 - 20 минути без почивка, но колкото по-често се използва, толкова по-кратко ще бъде времето за непрекъсната работа.

Направи си сам въздушно плазмено рязане - технология на работа

Избрахме плазмения нож, запознахме се с принципа на работа и устройството и е време да се заемем с работата. За да избегнете грешки, няма да навреди да започнете, като се запознаете с технологията на работа с машина за въздушно плазмено рязане. Как да спазвате всички мерки за безопасност, как да подготвите устройството за работа и да изберете правилната сила на тока, а след това как да запалите дъгата и да поддържате необходимото разстояние между дюзата и повърхността на детайла.

Погрижете се за вашата безопасност

Въздушно-плазменото рязане включва редица опасности: електрически ток, високи плазмени температури, горещ метал и ултравиолетово лъчение.

  • Необходимо е да работите със специално оборудване: тъмни очила или щит на заварчик (клас на потъмняване на стъклото 4 - 5), дебели ръкавици на ръцете, панталони от дебел плат на краката и затворени обувки. При работа с фреза могат да се отделят газове, които представляват заплаха за нормалното функциониране на белите дробове, така че трябва да носите маска или респиратор на лицето си.
  • Плазменият нож е свързан към мрежата чрез RCD.
  • Контактите, работната стойка или маса и околните предмети трябва да бъдат добре заземени.
  • Захранващите кабели трябва да са в перфектно състояние и намотките не трябва да са повредени.

От само себе си се разбира, че мрежата трябва да бъде проектирана за напрежението, посочено на устройството (220 V или 380 V). В противен случай спазването на предпазните мерки ще помогне да се избегнат наранявания и професионални заболявания.

Подготовка на машината за въздушно плазмено рязане за работа

Как да свържете всички елементи на машина за въздушно плазмено рязане е описано подробно в инструкциите за устройството, така че нека веднага да преминем към допълнителни нюанси:

  • Устройството трябва да бъде инсталирано така, че да има достъп до въздух. Охлаждането на тялото на плазмения нож ще ви позволи да работите по-дълго без прекъсване и по-рядко да изключвате устройството за охлаждане. Местоположението трябва да е такова, че капки разтопен метал да не падат върху устройството.
  • Въздушният компресор е свързан към плазмения нож чрез сепаратор за влага и масло. Това е много важно, тъй като вода или капки масло, които попадат в камерата на плазмената горелка, могат да доведат до повреда на цялата плазмена горелка или дори до нейната експлозия. Налягането на въздуха, подаван към плазмотрона, трябва да съответства на параметрите на устройството. Ако налягането е недостатъчно, плазмената дъга ще бъде нестабилна и често ще изгасва. Ако налягането е прекомерно, някои елементи на плазмената горелка могат да станат неизползваеми.
  • Ако върху детайла, който ще обработвате, има петна от ръжда, котлен камък или масло, по-добре е да ги почистите и отстраните. Въпреки че въздушното плазмено рязане ви позволява да режете ръждясали части, все пак е по-добре да сте на сигурно място, тъй като при нагряване на ръждата се отделят токсични изпарения. Ако планирате да режете контейнери, в които са били съхранявани запалими материали, те трябва да бъдат добре почистени.

За да бъде срезът гладък, успореден, без мащаб и провисване, е необходимо правилно да изберете силата на тока и скоростта на рязане. Таблиците по-долу показват оптималните параметри на рязане за различни метали с различна дебелина.

Таблица 2. Сила и скорост на рязане с машина за въздушно плазмено рязане на детайли от различни метали.

В началото ще бъде трудно да изберете скоростта на рязане; Следователно, в началото можете да следвате това правило: необходимо е да задвижите плазмената горелка по такъв начин, че искрите да се виждат от задната страна на детайла. Ако не се виждат искри, това означава, че детайлът не е срязан докрай. Моля, имайте предвид също, че твърде бавното преместване на горелката се отразява негативно на качеството на среза; върху нея се появяват увисвания и дъгата може да гори нестабилно и дори да изгасне.

Сега можете да започнете самия процес на рязане.

Преди да запалите електрическата дъга, плазмената горелка трябва да се продуха с въздух, за да се отстрани случайна кондензация и чужди частици. За да направите това, натиснете и след това отпуснете бутона за запалване на дъгата. Така устройството преминава в режим на прочистване. След около 30 секунди можете да натиснете и задържите бутона за запалване. Както вече беше описано в принципа на работа на плазмения нож, между електрода и върха на дюзата ще светне пилотна (спомагателна, пилотна) дъга. По правило гори не повече от 2 секунди. Следователно през това време е необходимо да запалите работната (режеща) дъга. Методът зависи от вида на плазмотрона.

Ако плазмената горелка е с директно действие, тогава е необходимо да направите късо съединение: след образуването на пилотна дъга трябва да натиснете бутона за запалване - подаването на въздух спира и контактът се затваря. След това въздушният клапан се отваря автоматично, поток от въздух излиза от клапана, йонизира се, увеличава се по размер и премахва искра от дюзата на плазмотрона. В резултат на това между електрода и метала на детайла светва работеща дъга.

важно! Контактното запалване на дъгата не означава, че плазмената горелка трябва да бъде приложена или опряна върху детайла.

Щом режещата дъга светне, пилотната дъга изгасва. Ако не успеете да запалите работната дъга от първия път, трябва да освободите бутона за запалване и да го натиснете отново - ще започне нов цикъл. Има няколко причини, поради които работната дъга може да не се запали: недостатъчно въздушно налягане, неправилно сглобяване на плазмената горелка или други проблеми.

По време на работа има и случаи, когато режещата дъга изгасва. Причината най-вероятно е износен електрод или неспазване на разстоянието между плазмената горелка и повърхността на детайла.

Разстояние между плазмотронната горелка и метала

Ръчното въздушно плазмено рязане е изпълнено с трудността, че е необходимо да се поддържа разстоянието между горелката/дюзата и металната повърхност. Когато работите с ръка, това е доста трудно, тъй като дори дишането обърква ръката ви и разрезът се оказва неравен. Оптималното разстояние между дюзата и детайла е 1,6 - 3 мм, за да се поддържа, се използват специални дистанционни ограничители, тъй като самата плазмена горелка не може да бъде притисната към повърхността на детайла. Ограничителите се поставят отгоре на дюзата, след това плазмената горелка се поддържа от ограничителя върху детайла и се прави разрезът.

Моля, имайте предвид, че плазмената горелка трябва да се държи строго перпендикулярно на детайла. Допустим ъгъл на отклонение 10 - 50 °. Ако детайлът е твърде тънък, фрезата може да се държи под лек ъгъл, това ще избегне силна деформация на тънкия метал. Разтопеният метал не трябва да пада върху дюзата.

Напълно възможно е сами да извършите работата с въздушно плазмено рязане, но е важно да запомните мерките за безопасност, както и факта, че дюзата и електродът са консумативи, които изискват навременна подмяна.

Принципът на работа на повечето плазмотрони с мощност от няколко kW до няколко мегавата е практически един и същ. Електрическа дъга гори между катод от огнеупорен материал и интензивно охлаждан анод.

През тази дъга се продухва работна течност (WM) - плазмообразуващ газ, който може да бъде въздух, водна пара или нещо друго. Настъпва йонизация на RT и в резултат на това получаваме четвъртото агрегатно състояние на материята, наречено плазма.

В мощните устройства по дължината на дюзата се поставя електрическа магнитна намотка, която служи за стабилизиране на плазмения поток по оста и намаляване на износването на анода.

Тази статия описва втория дизайн, т.к Първият опит за получаване на стабилна плазма не беше особено успешен. След като проучихме устройството Alplaza, стигнахме до извода, че вероятно не си струва да го повтаряме един по един. Ако някой се интересува, всичко е много добре описано в инструкциите към него.

Първият ни модел нямаше активно анодно охлаждане. Работната течност беше водна пара от специално конструиран електрически парогенератор - херметизиран котел с две титанови пластини, потопени във вода и свързани към мрежа 220V.

Катодът на плазмотрона беше волфрамов електрод с диаметър 2 mm, който бързо изгоря. Диаметърът на отвора на анодната дюза беше 1,2 mm и той постоянно се запушваше.

Не беше възможно да се получи стабилна плазма, но все пак имаше проблясъци и това стимулира продължаването на експериментите.

В този плазмен генератор като работен флуид бяха тествани смес пара-вода и въздух. Изходът на плазмата беше по-интензивен с водна пара, но за стабилна работа тя трябва да бъде прегрята до температура от няколкостотин градуса, така че да не кондензира върху охладените компоненти на плазмотрона.

Такъв нагревател все още не е направен, така че експериментите засега продължават само с въздух.

Снимки от вътрешността на плазмотрона:

Анодът е изработен от мед, диаметърът на отвора на дюзата е от 1,8 до 2 мм. Анодният блок е изработен от бронз и се състои от две херметически затворени части, между които има кухина за изпомпване на охлаждаща течност - вода или антифриз.

Катодът е леко заточена волфрамова пръчка с диаметър 4 mm, получена от заваръчен електрод. Допълнително се охлажда от поток от работна течност, подавана под налягане от 0,5 до 1,5 atm.

А ето и напълно разглобен плазмотрон:

Захранването се подава към анода през тръбите на охладителната система, а към катода чрез проводник, прикрепен към неговия държач.

Стартиране, т.е. Дъгата се запалва чрез завъртане на копчето за подаване на катода, докато влезе в контакт с анода. След това катодът трябва незабавно да се премести на разстояние 2..4 mm от анода (няколко завъртания на дръжката), а дъгата продължава да гори между тях.

Захранване, свързване на маркучите за подаване на въздух от компресора и охладителната система - на следната схема:

Като баластен резистор можете да използвате всяко подходящо електрическо нагревателно устройство с мощност от 3 до 5 kW, например изберете няколко котела, свързани паралелно.

Дроселът на токоизправителя трябва да бъде проектиран за ток до 20 A; нашият пример съдържа около сто навивки дебел меден проводник.

Подходящи са всякакви диоди, проектирани за ток от 50 A и повече и напрежение от 500 V.

Бъди внимателен! Това устройство използва безтрансформаторно захранване от мрежата.

Въздушният компресор, използван за подаване на работната течност, е автомобилен, а за изпомпване на охлаждащата течност през затворен кръг се използва шайба за стъкло на автомобила. Захранването им се осъществява от отделен 12-волтов трансформатор с токоизправител.

Малко за плановете за бъдещето

Както показа практиката, този дизайн също се оказа експериментален. Най-накрая получи стабилна работа в рамките на 5 - 10 минути. Но има още дълъг път до пълното съвършенство.

Сменяемите аноди постепенно изгарят и е трудно да се направят от мед и дори с нишки, би било по-добре без нишки. Охладителната система няма директен контакт на течността със сменяемия анод и поради това преносът на топлина оставя много да се желае. По-успешен вариант би бил с директно охлаждане.

Частите бяха изработени от подръчни полуготови материали; дизайнът като цяло беше твърде сложен, за да бъде повторен.

Също така е необходимо да се намери мощен изолационен трансформатор, без него използването на плазмотрон е опасно.

И за финал, ето още няколко снимки на плазмотрона при рязане на тел и стоманени плочи. Искрите хвърчат почти на метър :)



Съвременните инверторни заваръчни машини покриват голяма част от нуждите за производство на неразглобяеми съединения на метални детайли. Но в някои случаи ще бъде много по-удобно устройство от малко по-различен тип, в което основната роля се играе не от електрическа дъга, а от поток от йонизиран газ, тоест машина за плазмено заваряване. Закупуването му за случайна употреба не е много рентабилно. Можете да направите такава машина за заваряване със собствените си ръце.

Оборудване и компоненти

Най-лесният начин да направите микроплазмена заваръчна машина е на базата на съществуваща инверторна заваръчна машина. За да завършите това надграждане, ще ви трябват следните компоненти:

  • всеки инверторен заваръчен апарат за TIG заваряване с или без вграден осцилатор;
  • дюза с волфрамов електрод от TIG заварчик;
  • аргонов цилиндър с редуктор;
  • малко парче танталова или молибденова пръчка с диаметър и дължина до 20 mm;
  • флуоропластична тръба;
  • медни тръби;
  • малки парчета меден лист с дебелина 1-2 мм;
  • електронен баласт;
  • гумени маркучи;
  • проводник под налягане;
  • щипки;
  • електрически инсталации;
  • терминали;
  • резервоар за чистачки на автомобил с електрическа помпа;
  • токоизправително захранване за електрическата помпа за чистачки.

Работата по фина настройка и производство на нови части и възли ще изисква използването на следното оборудване:

  • струг;
  • електрически поялник;
  • горелка за запояване с цилиндър;
  • отвертки;
  • клещи;
  • амперметър;
  • волтметър.

Връщане към съдържанието

Теоретична основа

Машината за плазмено заваряване може да бъде един от 2 основни типа: отворен и затворен. Основната дъга на заваръчна машина с отворен тип гори между централния катод на горелката и детайла. Между дюзата, която служи като анод, и централния катод гори само пилотна дъга, за да възбуди основната по всяко време. Машината за заваряване от затворен тип има само дъга между централния електрод и дюзата.

Доста трудно е да се направи траен според 2-рия принцип. Когато основният заваръчен ток преминава през анодната дюза, този елемент изпитва огромни термични натоварвания и изисква много висококачествено охлаждане и използване на подходящи материали. Много е трудно да се осигури топлоустойчивостта на конструкцията, когато направите такова устройство сами. Когато правите плазмено устройство със собствените си ръце, за издръжливост е по-добре да изберете отворена верига.

Връщане към съдържанието

Практическа реализация

Често, когато правите домашна машина за плазмено заваряване, дюзата се обработва от мед. При липса на алтернатива този вариант е възможен, но дюзата става консуматив и когато през нея минава само резервен ток. Ще трябва да се сменя често. Ако можете да получите малко парче кръгъл дървен материал от молибден или тантал, по-добре е да направите дюза от тях. След това можете да се ограничите до периодично почистване.

Размерът на централния отвор в дюзата се избира експериментално. Трябва да започнете с диаметър от 0,5 mm и постепенно да го пробиете до 2 mm, докато плазменият поток стане задоволителен.

Коничната междина между централния волфрамов катод и анодната дюза трябва да бъде 2,5-3 mm.

Дюзата се завинтва в куха охлаждаща риза, която е свързана към централния държач на електрода чрез флуоропластичен изолатор. Охлаждащата течност циркулира в охлаждащата риза. Като такъв, през топлия сезон можете да използвате дестилирана вода; през зимата антифризът е по-добър.

Охлаждащата риза се състои от 2 кухи медни тръби. Вътрешната с диаметър и дължина около 20 мм е разположена в предния край на външната тръба с диаметър около 50 мм и дължина около 80 мм. Пространството между краищата на вътрешната тръба и стените на външната тръба е запечатано с тънък меден лист. Медни тръби с диаметър 8 мм са запоени в кожуха с помощта на газова горелка. През тях тече и излиза охлаждаща течност. В допълнение към охлаждащата риза трябва да се запои клема, за да се осигури положителен заряд.

Във вътрешната тръба е направена резба, в която е завинтена подвижна дюза, изработена от топлоустойчиви материали. На удължения край на външната тръба също се нарязва вътрешна резба. В него се завинтва изолационен пръстен от флуоропласт. Централният държач на електрода се завинтва в пръстена.

През стената на външната тръба в пространството между охлаждащата риза и флуоропластичния изолатор е запоена тръба за подаване на аргон със същия диаметър като за охлаждане.

Течността от резервоара на чистачките на предното стъкло циркулира през охладителната риза. Захранването на помпата на неговия електродвигател се осъществява чрез отделен 12 V токоизправител на резервоара, който може да се отреже през стената или капака на резервоара. За да направите това, в капака се пробива дупка и през уплътнението под налягане се вкарва парче тръба. Гумените маркучи за циркулация на течността и подаване на аргон са свързани към техните тръби със скоби.

Положителният заряд се взема от основния източник на енергия. Избира се подходящ електронен баласт за ограничаване на тока през повърхността на дюзата. Доставяният електрически ток трябва да има постоянна стойност в района на 5-7 A. Оптималната стойност на тока се избира експериментално. Това трябва да е минималният ток, който осигурява стабилно изгаряне на пилотната дъга.

Пилотната дъга между дюзата и волфрамовия катод може да бъде възбудена по един от двата начина. Използване на вграден в заваръчния апарат осцилатор или при липса на такъв чрез контактен метод. Вторият вариант изисква по-сложен дизайн на плазмената горелка. По време на контактно възбуждане централният държач на електрода е пружиниран спрямо дюзата.

При натискане на гумения бутон на пръта, свързан към държача на електрода, острия край на централния волфрамов катод влиза в контакт с коничната повърхност на пръта. По време на късо съединение температурата се повишава рязко в точката на контакт, което позволява да се запали дъга, когато катодът се отдръпне от анода от пружина. Контактът трябва да бъде много кратък, в противен случай повърхността на дюзата ще изгори.

Възбуждането на ток от високочестотен осцилатор е за предпочитане за дълготрайността на конструкцията. Но закупуването му или дори производството му го прави нерентабилен за плазмено заваряване.

По време на работа положителният извод на заваръчната машина е свързан към частта без баласт. Когато дюзата е в рамките на няколко милиметра от детайла, електрическият ток се превключва от дюзата към детайла. Стойността му се увеличава до тази, зададена на заваръчната машина, и образуването на плазма от аргон се засилва. Чрез регулиране на подаването на аргон и заваръчния ток можете да постигнете необходимата интензивност на плазмения поток от дюзата.

В промишлени предприятия, малки работилници, по време на строителни и ремонтни работи се използва ръчен плазмен нож, когато е необходимо да се заваряват или режат метални изделия, както и специално оборудване, оборудвано с CNC системи. За извършване на дребномащабна работа можете да използвате плазмен нож, сглобен със собствените си ръце от инвертор, който е в състояние да осигури висококачествени разфасовки или шевове, като се вземат предвид извършваните операции.

Принцип на работа на плазмен нож

Когато източникът на захранване е включен, токът започва да тече в работната зона във вътрешната камера на плазмения нож, където се активира електрическата пилотна дъга между върха на дюзата и електрода. Образуващата се дъга запълва канала на дюзата, където под високо налягане започва да тече въздушна смес, която поради високата температура от 6000-8000 °C се нагрява силно и увеличава обема си от 50 до 100 пъти. Благодарение на вътрешната форма на стесняващата се дюза, която има формата на конус, въздушният поток се компресира, като се нагрява до температура на изхода от 25 000 - 30 000 °C, образувайки плазмена струя, която разрязва обработваната заготовка. Освен това, първоначално активираната пилотна дъга изгасва и се активира работната дъга между електрода и металния продукт. Получените продукти от ефектите на плазменото изгаряне и топенето на метала се отстраняват благодарение на силата на струята.

Фиг. 1 Извършване на операции по рязане на метал, където е необходимо рязане или заваряване на продукт, с помощта на ръчно изработен домашен такъв или професионален плазмен нож.

Оптималните показатели за работния процес са:

  1. подаване на газ със скорост до 800 м/сек;
  2. Индикаторът на тока може да бъде до 250 - 400 A.

Схема 1. Чертеж на процеса на плазмено рязане на детайла.

Ръчен плазмен нож, сглобен с помощта на инвертор, се използва главно за обработка на детайли и се характеризира с ниско тегло и икономична консумация на енергия.

Избор на компоненти за плазмен нож

За да сглобите плазмен нож с помощта на чертежи (на базата на инвертор), имате нужда от следните единици със собствените си ръце:

  1. устройство за подаване на газ под налягане – компресор;
  2. плазмен нож;
  3. електрическо устройство - инвертор, който осигурява ток за образуване на електрическа дъга;
  4. работни маркучи за високо налягане за подаване на въздух и защитен електрически кабел.

За подаване на въздух избираме компресор, като вземем предвид изходящия обем за 1 минута. Компаниите производители произвеждат 2 вида компресори:

  1. бутален апарат;
  2. винтово устройство (което има по-ниска консумация на енергия, по-леко е, но 40-50% по-скъпо).

Ориз. 2 Плазмен нож (устройство) с комплект кабели за ножа и връзка към детайла (като анод).

Буталните компресори се разделят на маслени и немаслени, базирани на принципа на задвижване - с колан или директно свързване на елементи.
При работа с компресори трябва да се спазват редица правила:

  1. при отрицателни температури на околната среда е необходимо предварително загряване на маслото, съдържащо се в картера;
  2. Необходимо е редовно да се сменя въздушният (входящия) филтър;
  3. стриктно контролирайте нивото на маслото в картера;
  4. Най-малко веднъж на всеки шест месеца е необходимо напълно да почистите агрегатите от чужди примеси;
  5. След приключване на работата е необходимо да се освободи налягането (с помощта на регулатор) в системата.

По време на ремонтните работи често се използват продукти от ORLIK KORESSOR (Чехия). Устройството ORL 11 позволява рязане на детайли с ток от 200-440 A и поток въздух-газ, идващ под налягане.

Комплектът оборудване включва:

  1. компресор;
  2. блок от главни филтри за въздушно-газовата смес;
  3. газови сушилни;
  4. приемник.

На изхода на уреда постъпва пречистен въздух без масло, прах и влага. Пример за винтови компресори е продуктът от серията CA на Atlas Copco (Швеция). Устройството е оборудвано с автоматична система за отстраняване на кондензат за пречистване на въздуха.

Плазмотронът е специално устройство, в което с помощта на електрически ток се образува електрическа дъга, която загрява въздуха, подаван под налягане в камера, за да образува режещ плазмен поток.

Фрезата се състои от елементи:

  1. специален държач с електрод;
  2. изолиращо уплътнение, разделящо дюзата и електродния възел;
  3. камери за генериране на плазма;
  4. изходни дюзи за образуване на плазмена струя (виж чертежите);
  5. захранващи системи;
  6. тангенциални плазмени захранващи елементи (при някои модели) за стабилизиране на дъговия разряд.

Според метода на извършване на работа (заваряване или рязане), фрезите се разделят на:

  1. Двупоточни, използвани в редуциращи, окислителни и инертни среди.
  2. Инертен газ (с хелий, аргон), редуциращ (водород, азот).
  3. Окисляващ газ (сместа въздух-газ включва кислород).
  4. Газ с помощта на стабилизираща (газ-течност) дъга.

Катодът на плазмотрона е направен под формата на пръчка или вложки от волфрам, хафний и цирконий. Широко разпространени са плазмотроните с ръкавен катод, използвани за рязане с поток въздух-газ под налягане.

За рязане на продукти в окислителна среда се използва кух катод, изработен от мед със система за принудително охлаждане, използваща вода.

Ориз. 3 Преносимо устройство (инвертор) за плазмено рязане.

Двупоточните плазмени резачки (инверторни) са оборудвани с 2 коаксиални дюзи, външна и вътрешна. Газът, влизащ във вътрешната дюза, се счита за първичен, а външният се счита за допълнителен, като газовете могат да имат различен състав и обем.

Плазмен нож със стабилизиране на дъгата поради подаването на поток газ-течност има разлика, която е подаването на вода към камерата на горелката за стабилизиране на състоянието на дъговия разряд.

За да активирате работната дъга, като анод се използва детайл, който е свързан към инвертора с помощта на скоби и кабел.

Като електроцентрала за извършване на процеса на плазмено рязане се използва устройство (инвертор), което осигурява необходимата сила на тока, което има по-висока ефективност от трансформатора, но възможностите на трансформатора за обработка на метал са много по-високи.

Схема 2. Чертеж на захранването на плазмотрон със собствените си ръце.

Предимства на инвертора:

  1. способността за еднаква промяна на параметрите;
  2. леко тегло;
  3. стабилно състояние на работната дъга;
  4. висококачествено рязане или заваряване.

Комплектът включва и комплект маркучи за високо налягане за свързване на стационарен компресор и електрически свързващ кабел.

За да сглобите плазмен нож със собствените си ръце, се разработва схема на устройството, посочваща необходимите единици, които отговарят на необходимите характеристики, която трябва да включва всички допълнения и промени, използвани по време на монтажа, с необходимите изчисления на най-важните показатели. Можете да сглобите домашен плазмен нож със собствените си ръце, като използвате готови блокове и възли, произведени от специализирани компании, в този случай е необходимо да направите точни изчисления и да координирате изходните параметри на протичащите процеси;

Характеристики на маркиращи плазмени резачки

Плазмените резачки, произведени от промишлени предприятия, могат да бъдат разделени на 2 категории:

  1. машинни режещи агрегати;
  2. ръководство.

Ръчните ножове са по-достъпни, ако трябва да го направите сами. Произведените модели имат специални маркировки:

  1. MMA - устройството е предназначено за електродъгово заваряване с помощта на отделен електрод;
  2. CUT - устройство (плазмен нож), използвано за рязане на метал;
  3. TIQ - устройството се използва за работа, при която е необходимо заваряване с аргон.

Производствените предприятия произвеждат оборудване за рязане на метал:

  1. Profi CUT 40 (горелка RT-31, допустима дебелина на среза – 16 мм, дебит на въздушно-газова смес – 140 л/мин, обем на приемника 50 л);
  2. Profi CUT 60 (горелка P-80, допустима дебелина на рязане на детайла - 20 mm, дебит на въздушно-газова смес - 170 l/min.);
  3. Profi CUT 80 (горелка R. – 80, допустима дебелина на рязане на детайла – 30 mm, дебит на въздушно-газова смес – 190 l/min.);
  4. Pro CUT 100 (горелка A-101, допустима дебелина на рязане на детайла - 40 mm, дебит на въздушно-газова смес - 200 l/min.), приемник с обем 100 l.

Изработка на CNC плазмен нож със собствените си ръце

Оборудван с ЦПУ плазмен нож трябва да има унифициран монтаж, като се използват чертежи, направени въз основа на изготвените технически спецификации за продукта, които включват:

  1. работна маса;
  2. ремъчно предаване;
  3. блок за управление на функциите;
  4. стъпкови елементи;
  5. линейни водачи;
  6. система за регулиране на височината на косене;
  7. CNC контролен блок;

Схема 3. Чертеж на инверторно устройство за плазмено рязане.

Чертежи на всички блокове за плазмено рязане могат да бъдат закупени, като се вземат предвид необходимите характеристики на мощността и монтажа и финансовите възможности, или можете да го направите сами, ако имате опит и знания.

За да завършите и сглобите машина с ЦПУ, е необходимо да произведете редица елементи с помощта на чертежи:

  1. основа за маса за заваряване;
  2. трайна рамка се сглобява и след това се боядисва;
  3. прикрепени са опорни стълбове;
  4. водната маса е сглобена;
  5. монтират се закрепвания и самите ламели;
  6. монтирани са линейни водачи;
  7. капакът на масата е монтиран;
  8. водачите са инсталирани заедно с портала;
  9. порталът е оборудван с двигател и сензори за сигнал;
  10. монтирани са водачите, Y направляващият двигател и стойката за управление на позиционирането;
  11. монтиран е водач, оборудван с двигател;
  12. монтиран е сензор за сигнал на метална повърхност;
  13. монтиран е кран за отстраняване на водата от масата;
  14. положени са съединителни кабели-канали X.Z.Y;
  15. проводниците са изолирани и покрити с облицовка;
  16. работният фреза е монтиран;
  17. CNC устройството е сглобено и инсталирано.

Извършването на операции за производство и монтаж на CNC плазмена горелка трябва да се извършва само в присъствието на квалифицирани специалисти. Схемата (чертежите) на устройството трябва да включва всички необходими елементи, за да се осигури високо качество на работа и безопасност при рязане на метал. Оборудването на предприятия с CNC оборудване може да увеличи производителността на труда и сложността на операциите. Направете производствените процеси, извършвани с помощта на CNC оборудване, по-икономични, като увеличите производителността на труда и намалите скоростта на обработка на продуктите.

Може да се интересувате и от следните статии:

Как да направите ренде за дърво със собствените си ръце Как да направите гилотина за рязане на метал със собствените си ръце?