Заводський апарат для плазмового різання. Наше завдання: зробити аналог своїми руками
Зробити функціональний плазморез своїми руками з серійного зварювального інвертора не так вже й складно, як це може здатися на перший погляд. Для того щоб вирішити цю задачу, необхідно підготувати всі конструктивні елементи такого пристрою:
- плазмовий різак (його також називають плазмотроном);
- зварювальний інвертор або трансформатор, який буде виступати в ролі джерела електричного струму;
- компресор, за допомогою якого буде створюватися струмінь повітря, необхідна для формування і охолодження потоку плазми;
- кабелі і шланги для об’єднання в одну систему всіх конструктивних елементів апарату.
Загальна схема роботи плазмового різання
Плазморіз, в тому числі і саморобний, успішно використовується для виконання різних робіт як в виробничих, так і в домашніх умовах. Незамінний такий апарат в тих ситуаціях, коли необхідно виконати точний, тонкий і високоякісний рез заготовок з металу. Окремі моделі плазмореза за своїми функціональними можливостями дозволяють використовувати їх в якості зварювального апарату. Така зварювання виконується в середовищі захисного газу аргону.
Газовий шланг і зворотний кабель для плазмового різання
При виборі для комплектації саморобного плазмотрона джерела живлення важливо звертати увагу на силу струму, яку таке джерело зможе виробляти. Найчастіше для цього вибирають інвертор, що забезпечує високу стабільність процесу плазмового різання і дозволяє більш економно витрачати електроенергію. Відрізняючись від зварювального трансформатора компактними габаритами і легким вагою, інвертор більш зручний у використанні. Єдиним мінусом застосування інверторних плазмореза є труднощі розкрою з їх допомогою дуже товстих заготовок.
Пальник плазмового різака ABIPLAS і її складові частини
При складанні саморобної апарату для виконання плазмового різання можна використовувати готові схеми, які нескладно знайти в інтернеті. У Мережі, крім того, є відео з виготовлення плазмореза своїми руками. Використовуючи при складанні такого пристрою готову схему, дуже важливо строго її дотримуватися, а також звертати особливу увагу на відповідність конструктивних елементів один одному.
Схеми плазмореза на прикладі апарату АПР-91
В якості донора при розгляді принципової електричної схеми ми будемо використовувати апарат плазмового різання АПР-91.
Схема силової частини (натисніть для збільшення)
Схема управління плазмореза (натисніть для збільшення)
Схема осцилятора (натисніть для збільшення)
Елементи саморобного апарату для плазмового різання
Перше, що необхідно знайти для виготовлення саморобного плазмореза, — це джерело живлення, в якому буде формуватися електричний струм з необхідними характеристиками. Найчастіше в цій якості використовуються інверторні зварювальні апарати, що пояснюється рядом їх переваг. Завдяки своїм технічним характеристикам таке обладнання забезпечує високу стабільність формованого напруги, що позитивно позначається на якості виконання різання. Працювати з інверторами значно зручніше, що пояснюється не тільки їх компактними габаритами і незначною вагою, але і простотою настройки і експлуатації.
Принцип роботи плазмореза
Завдяки компактності і невеликій вазі плазморізи на основі інверторів можна використовувати при виконанні робіт навіть в самих важкодоступних місцях, що виключено для громіздких і важких зварювальних трансформаторів. Величезною перевагою інверторних джерел живлення є і те, що вони мають високий ККД. Це робить їх дуже економічними в плані споживання електроенергії пристроями.
В окремих випадках джерелом харчування для плазмореза може служити зварювальний трансформатор, але його використання загрожує значним споживанням електроенергії. Слід також враховувати і те, що будь-який зварювальний трансформатор відрізняється великими габаритами і значною масою.
Основним елементом апарату, призначеного для розкрою металу за допомогою струменя плазми, є плазмовий різак. Саме цей елемент обладнання забезпечує якість різання, а також ефективність її виконання.
Форма і розмір плазмового струменя залежить від діаметра сопла
Для формування повітряного потоку, який буде перетворюватися в високотемпературну струмінь плазми, в конструкції плазмореза використовується спеціальний компресор. Електричний струм від інвертора і повітряний потік від компресора подаються до плазмового різака за допомогою кабель-шлангового пакету.
Центральним робочим елементом плазмореза є плазмотрон, конструкція якого складається з наступних елементів:
- сопла;
- каналу, по якому подається повітряний струмінь;
- електрода;
- ізолятора, який одночасно виконує функцію охолодження.
Конструкція плазмового різака і рекомендації по його виготовленню
Перше, що необхідно зробити перед виготовленням плазмотрона, — це підібрати для нього відповідний електрод. Найбільш поширеними матеріалами, з яких роблять електроди для виконання плазмового різання, є берилій, торій, цирконій і гафній. На поверхні цих матеріалів при нагріванні формуються тугоплавкі оксидні плівки, які перешкоджають активному руйнуванню електродів.
Змінні насадки для плазмотрона
Деякі з перерахованих вище матеріалів при нагріванні можуть виділяти небезпечні для здоров’я людини сполуки, що слід обов’язково враховувати, вибираючи тип електрода. Так, при використанні берилію формуються радіоактивні оксиди, а випаровування торію при їх з’єднанні з киснем утворюють небезпечні токсичні речовини. Абсолютно безпечним матеріалом, з якого роблять електроди для плазмотрона, є гафній.
За формування струменя плазми, завдяки якій і виконується різання, відповідає сопло. Його виготовлення слід приділити серйозну увагу, так як від характеристик даного елемента залежить якість робочого потоку.
Будова сопла плазмового пальника
Найбільш оптимальним є сопло, діаметр якого становить 30 мм. Від довжини даного елемента залежить акуратність і якість виконання різу. Однак занадто довгим сопло також не варто робити, оскільки це сприяє занадто швидкому його руйнування.
Як вже говорилося вище, в конструкції плазмореза обов’язково присутній компресор, який формує і подає до сопла повітряний потік. Останній необхідний не тільки для формування струменя високотемпературної плазми, але і для охолодження елементів апарату. Використання стисненого повітря в якості робочої і охолоджуючої середовища, а також інвертора, формує робочий струм силою 200 А, дозволяє ефективно розрізати металеві деталі, товщина яких не перевищує 50 мм.
Вибір газу для плазмового різання металу
Для того щоб приготувати апарат для плазмового різання до роботи, необхідно з’єднати плазмотрон з інвертором і повітряним компресором. Для вирішення такого завдання використовується кабель-шланговий пакет, який застосовують таким чином.
- Кабелем, по якому буде подаватися електричний струм, з’єднуються інвертор і електрод плазмореза.
- Шлангом для подачі стисненого повітря з’єднують вихід компресора і плазмотрон, в якому з надходить повітряного потоку буде формуватися струмінь плазми.
Особливості роботи плазмореза
Щоб зробити плазморез, використовуючи для його виготовлення інвертор, необхідно розібратися в тому, як такий апарат працює.
Після включення інвертора електричний струм від нього починає надходити на електрод, що призводить до запалювання електричної дуги. Температура дуги, що горить між робочим електродом і металевим наконечником сопла, складає близько 6000-8000 градусів. Після запалювання дуги в камеру сопла подається стиснене повітря, який проходить строго через електричний розряд. Електрична дуга нагріває і іонізує проходить через неї повітряний потік. В результаті його обсяг збільшується в сотні разів, і він стає здатним проводити електричний струм.
За допомогою сопла плазмореза з струмопровідного повітряного потоку формується вже струмінь плазми, температура якої активно підвищується і може доходити до 25-30 тисяч градусів. Швидкість плазмового потоку, за рахунок якого і здійснюється різання деталей з металу, на виході з сопла складає близько 2-3 метрів в секунду. У той момент, коли струмінь плазми стикається з поверхнею металевої деталі, електричний струм від електрода починає надходити по ній, а первісна дуга гасне. Нова дуга, яка горить між електродом і оброблюваною деталлю, називається ріжучої.
Характерною особливістю плазмового різання є те, що обробляється метал плавиться тільки в тому місці, де на нього впливає плазмовий потік. Саме тому дуже важливо зробити так, щоб пляма впливу плазми знаходилося строго по центру робочого електрода. Якщо знехтувати цією вимогою, то можна зіткнутися з тим, що буде порушений повітряно-плазмовий потік, а значить, погіршиться якість виконання різу. Для того щоб дотримати ці важливі вимоги, використовують спеціальний (тангенціальний) принцип подачі повітря в сопло.
Необхідно також стежити за тим, щоб не утворилося відразу два плазмових потоку замість одного. Виникнення такої ситуації, до якої призводить недотримання режимів і правил виконання технологічного процесу, може спровокувати вихід інвертора з ладу.
Параметри плазмового різання різних металів (натисніть для збільшення)
Важливим параметром плазмового різання є швидкість повітряного потоку, яка не повинна бути занадто великою. Хороша якість різу і швидкість його виконання забезпечує швидкість повітряного струменя, що дорівнює 800 м / сек. При цьому сила струму, що надходить від інверторного апарата, не повинна перевищувати 250 А. Виконуючи роботу на таких режимах, слід враховувати той факт, що в цьому випадку збільшиться витрата повітря, використовуваного для формування плазмового потоку.
Самостійно зробити плазморез нескладно, якщо вивчити необхідний теоретичний матеріал, переглянути навчальне відео і правильно підібрати всі необхідні елементи. При наявності в домашній майстерні такого апарату, зібраного на основі серійного інвертора, може якісно виконуватися не тільки різка, але і плазмова зварювання своїми руками.
Якщо у вашому розпорядженні немає інвертора, можна зібрати плазморез і на основі зварювального трансформатора, але тоді доведеться змиритися з його великими габаритами. Крім того, плазморез, виготовлений на основі трансформатора, буде володіти не дуже хорошою мобільністю, так як переносити його з місця на місце важко.