Устройство аппарата плазменной резки

Трансформаторные и инверторные аппараты плазменной резки

Существуют трансформаторные и инверторные плазморезы.

Трансформаторные плазморезы тяжелее инверторных и больше по размеру, зато они более надежны, так как не выходят из строя в случае скачков напряжения. Продолжительность включения таких аппаратов выше, чем у инверторных, и может достигать 100 %. Такой параметр, как продолжительность включения, напрямую влияет на специфику работы с аппаратом. Например, если ПВ равна 40 %, это означает, что 4 минуты резак может работать без перерыва, а затем ему необходимо 6 минут отдыха, чтобы остыть. ПВ 100 % используется в производстве, там, где работа аппарат продолжается весь рабочий день. Недостатком трансформаторного плазмореза является высокое энергопотребление.

С помощью трансформаторных плазменных резаков можно обрабатывать заготовки большей толщины. На подобный аппарат воздушно-плазменной резки цена выше, чем на инверторный. Да и представляет он собой короб на колесиках.

Инверторные аппараты плазменной резки используются чаще в быту и на маленьких производствах. Они намного экономнее в энергопотреблении, обладают меньшим весом и габаритами и чаще всего представляют собой ручной аппарат. Достоинством инверторного плазмореза является стабильное горение дуги и КПД на 30 % выше, компактность и возможность вести работы в труднодоступных местах.


Инверторные аппараты плазменной резки используются чаще в быту и на маленьких производствах. Они намного экономнее в энергопотреблении, обладают меньшим весом и габаритами и чаще всего представляют собой ручной аппарат. Достоинством инверторного плазмореза является стабильное горение дуги и КПД на 30 % выше, компактность и возможность вести работы в труднодоступных местах.

Обзор аппаратов плазменной резки металла

[Аппарат плазменной резки] применяется для резки и сварки токопроводящих и других металлических материалов.

Используется для термообработки поверхностей, включая закалку металла, отжиг материалов для снижения твердости, зачистки верхнего слоя стали.

Для сварки цветных и черных металлов, а также для иных работ требующих интенсивного концентрированного нагрева твердых материалов.

Принцип действия аппарата плазменной резки описывают по следующей схеме: в канале сопла с узким сечением образуется электродуга, которая затем охлаждается под воздействием движущегося по каналу потока водяного пара.

В результате ионизирования пара вырабатывается струя плазмы,– температура теплового источника составляет около 60000.

При резке металла плазменным устройством, обширные участки обрабатываемого материала не накаляются, так как это происходит при разрезании металла кислородным резаком.

Назначение пара заключается в интенсивном охлаждении основных рабочих элементов горелки – сопла и катода, а также в поддержании устойчивости столба разряда тока и выдувки дуги.

Схема снабжения сопла паром представляет собой следующее действие: из резервуара плазменного аппарата пар самотеком проходит по каналам охлаждения в разрядную камеру, затем посредством канала сопла выходит в атмосферу.

Для эффективной стабилизации электродуги и ее оттискивания от стенок сопла, применяют тангенциальную или осевую схему подачи газа.


Для эффективной стабилизации электродуги и ее оттискивания от стенок сопла, применяют тангенциальную или осевую схему подачи газа.

Деталировка агрегата

Рабочий орган аппарата имеет сложное внутреннее устройство. В отличие от кислородно-ацетиленового резака, в случае плазменной сварки, он получил особое название – плазмотрон.

В его корпусе находятся следующие узлы:

  • сопло;
  • электрод;
  • изолятор;
  • узел приема сжатого воздуха.

Возбудителем электрической дуги является электрод. Материалами его изготовления, чаще всего, являются гафний, цирконий и бериллий. Эти редкие металлы имеют свойство образовывать тугоплавкие оксидные пленки, которые защищают электрод от разрушения под воздействием высоких температур. Однако, по своим экологическим характеристикам, гафний превосходит другие металлы, ввиду меньшей радиоактивности и применяется чаще остальных.

Сопло плазменного резака выполняет функцию создания высокоскоростного потока плазмы. Геометрическая конфигурация сопла определяет скорость работы и мощность плазмореза, а также качество получаемой кромки реза. Последний параметр зависит от длины сопла.

Воздушный компрессор нужен для получения сжатого воздуха требуемого давления.

Помимо этого, он применяется еще и для охлаждения рабочих элементов плазмореза.

Источник питания, плазмотрон, и воздушный компрессор соединяет между собой комплекс кабелей и шлангов.

В зависимости от типа контакта с разрезаемым материалом, плазморезы подразделяются на следующие виды: контактные и бесконтактные. Настроенный плазморез контактного типа дает возможность разрезать материалы толщиной до 18 мм.

Ручные плазморезы обладают малой мощностью. Они работают от сети переменного тока с напряжением 220 вольт. Мощные промышленные установки плазменной резки работают от трехфазной сети постоянного тока.

Плазменная резка металла

Помимо этого, он применяется еще и для охлаждения рабочих элементов плазмореза.

Сварог CUT-40

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

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

Стоимость Сварог CUT-40 составляет 33000 рублей.

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


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

Принцип работы устройства

Перед работой нужно убедиться, что у компрессора достаточный показатель давления, а у водяных устройств жидкость разогрета до необходимой температуры.

Читайте также:  Насадки на шуруповерт: функциональные наконечники для электроинструмента

  1. От источника питания после нажатия на кнопку «розжиг» подаётся ток высокой частоты. Внутри прибора образуется дежурная электрическая дуга, весь канал заполняет столб дуги.
  2. Сжатый воздух начинает поступать в камеру устройства. Проходя через электрическую дугу, он нагревается и увеличивается в объёме, перестаёт быть диэлектриком и проводит ток.
  3. Со скоростью от 2 до 3 м/с из сопла прибора начинает вырываться поток воздуха, температура которого может достигать 30 тысяч градусов. Этот раскалённый воздух и является плазмой.
  4. Вместо дежурной зажигается режущая дуга, которая, соприкасаясь с заготовкой металла, разогревает её в месте реза. В зоне плавки появляется рез, а образующиеся на заготовке частички расплавленного металла от потока воздуха разлетаются.
  5. Отпустив кнопку «розжиг», горение дуги прекращается.
  6. По краям реза отбивается шлак, при необходимости изделие зачищается от него.

Базовое знание принципа работы плазмотрона не только поможет понять, как управлять процессом резки, но и сделает работу лёгкой, а рез — ровным и красивым.


Кожух применяется для защиты прибора от металлической пыли и брызг металла. Кожух и плазмотрон периодически необходимо чистить от загрязнений.

3 Устройства для ручной плазменной резки металлов

Они состоят из плазмотрона, источника питания, набора кабелей и шлангов, с помощью которых производится соединение плазмотрона с источником питания и газовым баллоном или компрессором. Плазмотрон (плазменный резак) – главный элемент такого оборудования. Иногда по ошибке так называют весь аппарат. Возможно, это обусловлено тем, что применяемые для плазмореза источники питания не отличаются от подобных им устройств и могут использоваться вместе со сварочным оборудованием. А единственным элементом, который отличает плазменный аппарат от другого устройства, и является плазмотрон. Его основные составляющие:

  • сопло;
  • электрод;
  • термостойкий изолятор, расположенный между ними.

Плазмотрон – это оборудование, которое энергию электрической дуги преобразует в тепловую энергию плазмы.Внутри его корпуса имеется цилиндрическая камера с выходным каналом (соплом) очень маленького диаметра. В тыльной части камеры установлен электрод, который служит для образования электрической дуги. Сопло отвечает за скорость и форму потока плазмы. Аппарат ручной плазменной резки применяется для раскроя металла вручную – оператор держит плазмотрон в руках и ведет его над линией реза.

Так как рабочий инструмент находится все время на весу, и поэтому может быть подвержен перемещениям из-за непроизвольных движений исполнителя, это неизменно отражается на качестве раскроя. Рез может быть неровным, с наплывами, следами рывков и так далее. Для облегчения и улучшения качества работы существуют специальные подставки, упоры, надеваемые на сопло плазмотрона. Они позволяют поставить оборудование непосредственно на заготовку и вести его вдоль линии реза. Зазор между металлом и соплом в этом случае всегда будет соответствовать предъявляемым требованиям.

При ручной резке плазмообразующим и защитным (для охлаждения сопла и удаления продуктов резки) газом может быть воздух или азот. Они подаются от магистрали, баллона или встроенного в оборудование компрессора.



Все источники питания ручных аппаратов работают от электросетей переменного тока. Большинство из них преобразуют получаемую электроэнергию в напряжение постоянного тока, а остальные служат только для усиления переменного тока. Такое распределение обусловлено тем, что у плазмотронов, работающих на постоянном токе, более высокий КПД. Переменный ток применяется в ряде случаев – к примеру, для раскроя алюминия и сплавов из него.

Источник электропитания

Источником электропитания может быть:

  • трансформатор. Достоинством его является то, что он практически не чувствителен к перепадам напряжения электросети и позволяет резать заготовки большой толщины, а недостатком – значительный вес и низкий КПД;
  • инвертор. Единственным его недостатком является то, что он не позволяет резать заготовки большой толщины. Достоинств много:
    • при питании от него стабильно горит дуга;
    • КПД на 30 % выше, чем у трансформатора;
    • дешевле, экономичнее и легче трансформатора;
    • его удобно использовать в труднодоступных местах.


Конструкция плазмотрона состоит из следующих составляющих:

Необходимая мощность компрессора

От мощности компрессора напрямую зависит стабильность процесса плазменной резки. Поэтому аппарат должен обладать большей на 20-25 % производительностью, чем указано в паспорте плазмореза. Также желательно, чтобы он был оборудован масловлагоотделителем для исключения влияния конденсата и примесей на качество плазмы.


Длина шлангпакета может составлять от 1,5 до 8 и более метров, поэтому при выборе нужно руководствоваться габаритными размерами металлопроката, с которым предполагается работать.

Устройство

Самому названию уже понятно, что процесс резки металла выполняется благодаря плазме, причем последняя представляет собой ионизированный газ с высокой проводимостью электротока. Чем выше будет температура газа, тем выше будет проводимость, а сила разрезания увеличится в значительной мере. Для процесса резки металла используют также воздушно-плазменную дугу. Учтите, что в данном случае ток уже будет иметь непосредственное воздействие на поверхности из металла.

Получается, что принцип действия устройства такой:

  • Металл расплавляют.
  • Его жидкое состояние выдувают из зоны среза.

Ручной плазморез состоит из:

  • Блока питания – это может быть инвертор или сварочный трансформатор.
  • Шлангов.
  • Резака, который изредка называют плазмотроном.
  • Компрессора.

Не будет лишним разобраться, чтобы понять конструктивные особенности резака. Внутри устройства находится установленный электрод, который сделан из редкого металла, например, из гафния, бериллия, циркония и прочего. Почему именно эти металлы? Дело в том, что при нагревании на поверхности данного электрода образуются тугоплавкие виды оксидов. Она являются своеобразной защитой электрода, которая будет обеспечивать целостность материала, т.е. не разрушать. Чаще всего в плазменных резаках устанавливают гафниевые электроды, потому что данный металл не является токсичным и радиоактивным, как, к примеру, бериллий.

Важное значение в конструкции играет сопло – именно через него плазма попадает на резку. Именно от него и будут зависеть основные параметры устройства, а точнее от толщины и длины сопла. Т диаметра будет зависеть мощность потока плазмы, а значит, и скорость среза и ширина срезанной канавки. Конечно, от этого будет зависеть еще и скорость охлаждения. Чаще всего на резаках устанавливают сопло, диаметр которого равен 0,3 см. Длина будет прямопропорционально влиять на качестве среза – чем длиннее, тем лучше. Учтите, что очень длинное сопло будет быстро выходить из строя.


Люди, которые работали с плазморезом, отметят, что чем больше сила тока, попадающего на электрод, тем быстрее будет процесс. Но есть и некоторые условия, на которые будут влиять и остальные параметры оборудования. Сюда отнесем толщину среза и тип металла. От таких параметров будет зависеть, какое оборудование для работы выбрать, а именно такой из параметров, как сила тока. Чтобы разрезать лист меди с толщиной в 0.2 см, вам нужен будет плазменный резак с силой тока в 12 А.

Читайте также:  Приспособление для заточки сверл: простые и доступные самодельные устройства

Устройство

Горелка состоит из:

  • электрододержателя, электрически изолированного от обеих внутренних трубок;
  • вихревого кольца, которое обеспечивает круговое движение плазмы;
  • полого электрода, внутри которого установлены рабочая и экранирующая трубки;
  • возвратной пружины;
  • наконечника;
  • защитного колпачка.

Конструктивно к плазмотрону для плазменной резки относят также шланги, по которым осуществляется подвод плазмообразующего воздуха.

Форма отверстия в сопле определяет размеры и конфигурацию дуги. Оно рассчитывается таким образом, чтобы выдерживать поток ионизированного газа, нагретого до 4500…5000 ° С, при плотности тока до 40000 ° С/мм 2 .

Последовательность работы ручного плазмотрона такова. При выключенном оборудовании рабочие поверхности детали и наконечника соприкасаются между собой, поэтому головка плазмотрона не должна быть прижата к металлу. При включении резака источник питания начинает генерировать постоянный ток, мощность которого может достигает 500 А. Ток ионизирует воздух, находящийся в промежутке между трубками, который постепенно ионизируется, приобретая необходимую температуру. В результате инициируется поток плазмообразующего газа. При повышении давления газа до нужных пределов, пружина раздвигает между собой электрод и сопло. Образуется промежуток, в котором возбуждается электрическая искра. Она и преобразует воздушный поток в струю плазмы. Затем происходит переключение направления постоянного тока по наиболее короткому пути между электродом и заготовкой. Такое движение длится до тех пор, пока триггер не возвращён в своё прежнее положение.



Отклонение от перпендикулярности оси резака от поверхности заготовки не должно превышать 50, а направление движения инструмента должно быть противоположным направлению плазменной струи.

Как выбрать плазменный резак?

Оптимизация рабочего процесса на производстве и дома – важное условие качественного результата. Выбирать машину для плазменной резки следует обдуманно. Чтобы не ошибиться с покупкой, специалисты рекомендуют ответить на несколько вопросов.

  1. С каким металлом предстоит работать? Для медных, латунных, алюминиевых, сплавов идеально подойдет плазморез с мощностью 6 А. Для работы с черными металлами и нержавейкой хватит мощности 4А.
  2. В каких условиях будет работать устройство? Для продолжительной работы лучше выбирать резаки с внешней компрессорной подачей воздуха. Для небольших мастерских подойдет плазморез с внутренним компрессором.
  3. Как часто планируется менять расходные материалы? Следует учитывать, что электроды и сопло – детали, которые нуждаются в периодической замене, и частота их изнашивания зависит от длительности и мощности работы резака. Выбирая плазморез необходимо убедиться, что расходные материалы имеются в магазине в наличии или под заказ.


Оптимизация рабочего процесса на производстве и дома – важное условие качественного результата. Выбирать машину для плазменной резки следует обдуманно. Чтобы не ошибиться с покупкой, специалисты рекомендуют ответить на несколько вопросов.

Режем металл плазменной технологией

Плазменная резка – новая великолепная технология, позволяющая разрезать металлы солидной толщины и любой природы, даже самой капризной. В качестве режущего предмета выступает не нож, а плотная струя плазмы, которая позволяет формировать идеально точный рисунок реза в единицу заданного времени.

Этот способ работы с металлом содержит множество достоинств, которые мы разберем ниже. А сейчас начнем с физики – нужно разобраться с сутью процесса.

  1. Физика плазмы
  2. Классификация видов плазменной резки
  3. Простой
  4. С применением защитного газа
  5. С водой вместо воздуха
  6. Преимущества резки плазмой
  7. Недостатки плазморезки
  8. Советы и нюансы
  9. Как работать плазморезкой?
  10. Выбор аппарата для плазменной резки
  11. Выбор плазменного резака по мощности
  12. Выбор резака по времени и скорости разрезания материала
  13. Пара слов о горелке


Этот способ работы с металлом содержит множество достоинств, которые мы разберем ниже. А сейчас начнем с физики – нужно разобраться с сутью процесса.

Виды плазменных резаков и их назначение

На вопрос, как выбрать плазморез, необходимо ответить так, все будет зависеть от того, в какой области вы его собираетесь использовать. Потому что конструктивные особенности у разных видов сильно отличаются, у всех у них разный тип зажигания дуги и различная мощность системы охлаждения.

  • Инструменты, работающие в среде защитных газов: аргон, водород, азот, гелий и так далее. Эти газы обладают восстановительными свойствами.
  • Резаки, работающие в среде окислительных газов. Газы обычно насыщаются кислородом.
  • Приборы, работающие со смесями.
  • Плазменные резаки, работающие в стабилизаторах газожидкостного типа.
  • Плазморезы, работающие со стабилизацией водной и магнитной. Специфичный инструмент, который редко используется, поэтому в свободной продаже трудно найти.
Читайте также:  Стационарная циркулярная пила: незаменимый помощник для распиловки материала

Существует еще одна классификация, которая делит плазморезы по виду используемого оборудования.

  1. Инверторные. Экономичный вариант, который может резать металлические детали толщиною до 30 мм.
  2. Трансформаторные. Производит резку металлов толщиною до 80 мм, менее экономичный вариант.

По типу контакта плазморезы делятся на контактные и бесконтактные. Из названий можно понять метод использования плазменного резака. В первом случае для него необходим контакт с обрабатываемым металлом, поэтому с его помощью можно отрезать изделия толщиною не более 18 мм. Во втором такого контакта не должно быть, зато толщина отрезаемой металлической заготовки может быть максимально возможной.

И еще один вид разделения – это по типу использования и возможностях потребления электроэнергии. Здесь две позиции: бытовой, работающий от сети переменного тока под напряжением 220 вольт, и промышленные (профессиональные), подключаемые к трехфазной питающей сети напряжением 380 вольт.

Внимание! Даже самый маломощный бытовой резак плазменного типа обладает мощностью 4 кВт. Поэтому при подключении его в бытовую электрическую сеть, необходимо удостовериться, что она сможет выдержать такую нагрузку.

Но данная нагрузка не единственная. В системе плазменной резки используется охлаждение, для чего в комплект к основному оборудованию прилагается компрессор, который также работает от электросети. И его мощность нужно учитывать, подключаясь к бытовой питающей сети.

Само название уже информирует о том, что резка металлов производится с помощью плазмы. А плазма – это ионизированный газ, который обладает высокой проводимостью электрического тока. И чем выше температура этого газа, тем выше проводимость, а значит, сила резки увеличивается.

Основные инструкции

Несколько правил, позволяющие понять, как резать плазморезом эффективно и безопасно:

  1. Необходимо контролировать расположение катодного пятна, оно должно соответствовать центру электрода. Достигается такая точность вихревой подачей воздуха. Отклонения в подаче приводят к тому, что происходит смещение плазменной дуги, она теряет стабильность горения. В некоторых случаях формируется вторая дуга, а в самой сложной ситуации устройство просто ломается.
  2. Контроль над воздушным расходом дает возможность корректировать скорость потока плазмы, варьировать производительность.
  3. Скорость реза напрямую влияет на толщину. Чем выше скорость, тем тоньше рез, ее уменьшение увеличивает ширину. Аналогичных результатов, большей ширины, можно достичь и увеличением силы тока.

Смотрите видео-урок работы плазморезом:

  1. Необходимо контролировать расположение катодного пятна, оно должно соответствовать центру электрода. Достигается такая точность вихревой подачей воздуха. Отклонения в подаче приводят к тому, что происходит смещение плазменной дуги, она теряет стабильность горения. В некоторых случаях формируется вторая дуга, а в самой сложной ситуации устройство просто ломается.
  2. Контроль над воздушным расходом дает возможность корректировать скорость потока плазмы, варьировать производительность.
  3. Скорость реза напрямую влияет на толщину. Чем выше скорость, тем тоньше рез, ее уменьшение увеличивает ширину. Аналогичных результатов, большей ширины, можно достичь и увеличением силы тока.

Изготовление плазмореза из инвертора своими руками: инструкция, схемы, видео

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.

Общая схема работы плазменной резки

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.

Газовый шланг и обратный кабель для плазменной резки

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.

Горелка плазменного резака ABIPLAS и ее составные части

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.

Газовый шланг и обратный кабель для плазменной резки

Ссылка на основную публикацию