Плазменная резка

Выбор конструктивных элементов

Изготовление плазмореза своими руками из инвертора требует наличия таких элементов:

1. Источник питания для оборудования, в этом качестве и выступает инвертор, обеспечивающий подачу тока с необходимыми характеристиками на плазморез. Вместо инвертора, если его нет в наличии или невозможно найти, можно использовать трансформатор.
2. Если вместо инвертора выбирается трансформатор, необходимо учесть его большой вес и слишком высокое потребление электроэнергии.
3. Плазмотрон, т. е. плазменный резак, который является основным элементом конструкции.
4. Воздушный компрессор и кабель-шланговый пакет.

Виды плазменных резаков.

Что выбрать в качестве источника тока для сборки плазмореза? Трансформатор – не самый лучший вариант по целому ряду причин. Дело не только в его большом весе, что затрудняет использование оборудования после сборки, но и в слишком большом потреблении электроэнергии. Устройство получается слишком затратным. Из преимуществ следует отметить слабую чувствительность к перепадам напряжения в сети во время работы. Таким оборудованием можно резать различные заготовки, толщина которых значительная.

Инвертор в качестве источника питания является более предпочтительным, он экономнее, его стоимость ниже. Кроме того, вес инвертора гораздо меньше, устройство после сборки в использовании проще. Но толщина заготовок не может быть слишком большой. Такие плазменные резаки можно использовать в домашних мастерских, на небольшом производстве, так как мощности вполне хватает для такого «скромного» производства. Есть и еще одно преимущество в пользу первого. Это уровень КПД, который у инверторного резака примерно на 30% выше, дуга отличается более стабильными показателями, резка получается качественнее. Удобнее такое оборудование и для работы в труднодоступных местах, где трансформаторные использовать не получается. Плазмотрон – главный элемент резака, его конструкция включает в себя сопло, канал подачи воздуха (сжатого для обеспечения резки), электрод, изолятор/охладитель.

А если сделать плазменный станок самому

На станке с ЧПУ для плазменной резки металла можно сделать много полезных вещей. В нем заинтересованы небольшие мастерские по изготовлению металлических дверей. Но стоит это оборудование (особенно импортные варианты) – недёшево, поэтому некоторые домашние мастера стремятся его собрать самому из частей труб квадратных сечений.

Важно знать, что агрегат, несложный по конструкции, сделать без знаний и умений невозможно. Особенно сложно собрать сам плазмотрон. Но составляющие части аппарата и ЧПУ для управления станком реально приобрести отдельно в специализированных онлайн-магазинах

Но составляющие части аппарата и ЧПУ для управления станком реально приобрести отдельно в специализированных онлайн-магазинах.

Хотя возможны варианты электромагнитной и фотоэлектронной систем управления, но именно плазменные станки с ЧПУ способны обеспечить наиболее точную и быструю работу. Домашнему умельцу, заинтересованному в оборудовании, предстоит также собрать систему подачи газа, добиться высокой точности позиционирования, чтобы в полной мере пользоваться возможностями этого аппарата, предусмотренными его техническими характеристиками.

Плюсы и минусы

Принцип работы плазмореза по металлу наделяет агрегат множеством преимуществ. Среди них:

• быстрый рез — устройством можно обрабатывать детали на скорости около 1000 мм в минуту;
• точечное воздействие — агрегат не нагревает поверхность металла вокруг контактного участка и не деформирует материал;
• безопасность — поскольку заготовка не раскаляется, удерживать ее можно руками в плотных перчатках;
• качественный рез — устройство не оставляет после себя потеков на обратной стороне металлического листа, кромка получается очень ровной и гладкой.

Плазменный агрегат может выполнить сквозной прожиг в стальной заготовке толщиной 15 мм всего за две секунды.

Перед применением плазменного резака материал не нужно очищать от грязи и ржавчины

При многочисленных достоинствах у оборудования есть определенные минусы. К ним относят:

• невозможность нагрева металла для последующего сгибания;
• малую максимальную толщину реза;
• высокую стоимость;
• необходимость приобретения газовых баллонов.

Кроме того, работать с приспособлением нужно, удерживая горелку под углом 90 градусов относительно поверхности. Косые фаски способны выполнять только дорогостоящие профессиональные модели.

Особенности технологии

• Толщина заготовок – до 220 мм.
• Обрабатываются любые металлические вещества.
• Скорость первичного потока при начальной дуге обычно составляет 800 – 1500 м/с.
• Чем уже сопло, тем больше ускорение потока.
• Проплав очень точный, точечный.
• Область возле разреза остается фактически не нагретой.

Есть два подвида процедуры в зависимости от замыкания проводящего контура.

Как работает резка плазменной струей

Металл не является замыкающим элементом, он находится между двумя сторонами – анодом и катодом. Принцип используется в том случае, когда обрабатываются неметаллы и вещества с низкой электропроводностью, то есть диэлектрики. Плазма образуется между электродом и наконечником, а заготовка просто находится между двумя полюсами.

Плазменно-дуговая резка

Используется, когда нужно разрезать металлическую плашку, которая имеет высокую токопроводимость. Это позволяет разжигать электродугу между проводником и образцом для резки. При этом образуется струя. Плазмообразование происходит при содействии кислорода под высоким давлением и ионизирующего газа.

Обрабатываемая зона резги начинает плавиться и капли выдуваются вниз, образуя отверстие, ровный срез. Применяется постоянный ток прямой полярности.

Преимущества плазменной обработки

По сравнению с другими видами обработки металла, этот способ обладает рядом потребительских свойств:

• возможность обработки заготовок из различных металлов, а также неметаллических изделий;
• скорость обработки небольших толщин (до 50 мм) в 25 раз выше, нежели посредством газопламенной резки;
• локальный разогрев детали происходит только в месте воздействия, что способствует отсутствию тепловых напряжений и деформации изделия;
• качественный и чистый распил метала, — в месте обработки малая шероховатость поверхности;
• отсутствие взрывоопасных веществ и предметов, — горючих газов, баллонов под давлением и т.п.;
• способ позволяет производить сложные геометрические резы.

Принцип работы плазменной сварки

Во многом, плазменные сварочные аппараты напоминают принцип действия аргонно-дуговых и имеют схожую конструкцию горелки, которая в нашем случае называется – плазмотроном. Процесс образования плазмы происходит именно в горелке (об этом далее).

Плазма – это одно из состояний газа, которое образуется, если пропустить его через дугу. В этот момент происходят сложные химические и физические процессы, газ приобретает особые свойства. Нам, в данном случае интересен тот факт, что температура вырывающейся из сопла плазмы может доходить до 30 тысяч градусов, а это в 6 раз больше самой горячей дуги.

В таких условиях происходит резка металла, который расплавляется мгновенно, а часть его просто испаряется. Для сваривания используют более щадящие режимы, а также технологию контроля дуги. Плазменные резаки считаются одними из наиболее точных и эффективных методов резки различных металлов.

Схема плазменной сварки открытой и закрытой плазменной струей

Чтобы понять принцип работы плазменной сварки, нужно перейти непосредственно к аппарату. Сама плазменная сварка представляет собой небольшую, весом 5 – 9 кг установку, внутри которой расположился понижающий трансформатор, выпрямитель и набор схем управления. К ней подключается воздушный компрессор (если в сопло подается сжатый воздух) или специальные баллоны с плазмообразующим газом и инертным газом. В качестве газа для создания плазмы используют азот, кислород, аргон, воздух. На выходе устройства имеем горелку с набором газов (для сварки) или один вид газа для резки, а также плюсовую клемму (для прямого вида сварки). Так, как температура работы этого компонента очень высока, внутри горелки имеется жидкостное охлаждение.

Дальнейшее описание технологии приводит нас к двум ее разновидностям:

Плазмотрон или резак

Основными компонентами плазморезки являются: два электрода, изолятор, разделяющий катодный и анодный узлы, и камера завихрения газовой смеси.

• Один из электродов является основным и изготавливается из тугоплавкого металла типа тория, циркония или бериллия. Но все эти металлы, точнее, продукты их взаимодействия с высокими температурами, являются крайне вредными для здоровья. Поэтому оптимальным вариантом будет изготовление электрода из другого тугоплавкого метала — гафния, который абсолютно безвреден.
• Вторым электродом является сопло. Оно, как правило, изготавливается из меди. В сопле имеется очень тонкое отверстие, через которое раскалённый газ вырывается наружу. Периодически этот элемент требует своей замены в силу того, что постоянно находится в зоне запредельно высоких температур. Поэтому оптимальным является иметь не одно сопло, чтобы в случае необходимости можно было быстро заменить вышедшее из строя.
• Газ под давлением подаётся в камеру завихрения через прямой патрубок, расположенный сверху или сбоку от камеры. Предварительно нагнетается необходимое давление с помощью компрессора.

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.

Как работает плазменная резка

устройство плазменной резки

Плазма представляет собой ионизированный газ, который обладает электропроводностью и содержит в себе заряженные частицы. В качестве плазмообразующих могут использоваться активные газы (кислород или смесь газов — воздух)  и неактивные газы (водород, аргон, азот). Их нагревание и ионизация при помощи дугового разряда происходят в плазмотроне. Чем выше поднимется температура газа, тем больше он будет ионизирован. Температура плазменного потока достигает до 6000 градусов по Цельсию.

Чтобы осуществить плазменную резку пластин металла, сперва нужно их надежно закрепить на станке. Затем между обрабатываемым материалом и форсункой происходит короткое замыкание, в результате которого зажигается электрическая дуга. Чтобы зажечь основную дугу, может использоваться дежурная. Она образуется при помощи осциллятора и имеет силу тока 25-60 А. Затем под большим давлением в сопло подается газ, который под воздействием электричества превращается в плазму, которая выходит из аппарата со скоростью 500 – 1500 м/с. Технология плазменной резки металла предполагает, что металл в области разреза расплавляется и выдувается во время перемещения резака.

плазмотрон

Знаете ли вы, что принцип плазменной резки металла несколько отличается для каждой из ее разновидностей? Это обстоятельство стоит учитывать, так как грамотный подбор инструментов и материала – залог энергоэффективности проводимых работ.

• При ручной резке плазменной струей электрод и детали сопла, даже если источник питания отключен, соединены. Если нажать триггер, через этот контакт пойдет постоянный ток, который также запустит поток плазменного газа. Электрод и сопло разомкнутся только тогда, когда давление плазменного газа будет оптимальным. Затем возникнет электрическая искра, и под действием высоких температур образуется плазма. Электрический ток переместится на контур, охватывающий электрод и разрезаемый металл. Если триггер отпустить, подача тока и воздуха прекратится.
• При высокоточной резке плазменной струей электрод и детали сопла не соприкасаются. Для их изоляции предназначен завихритель. Когда включается источник тока, начинается предварительная подача газа в плазмотрон. Вспомогательная дуга в это время служит для питания сопла (подключение к «+» потенциалу) и электрода (подключение к «-» потенциалу). Затем вырабатывается высокочастотная искра, и ток от электрода к соплу идет уже через образованную плазму. Плазменная струя начинает разрезание металла, и контур тока переходит от электрода на обрабатываемую поверхность. После этого источник тока устанавливает оптимальную силу тока, происходит регулировка потока газа.

Зная, как работает аппарат плазменной резки, а также специфику работ, которые вам предстоят, можно собрать устройство плазменной резки своими руками, благо инструкции для этого широко представлены на просторах интернета. Наиболее подходящий для преобразования механизм — сварочный инвертор. Бытовым плазморезом можно не только разрезать металл, но и произвести плазменную сварку.

Технологические моменты плазменной резки

Понять, как работает плазморез, позволяет последовательное изучение этапов плазменной резки металлов:

• нажимается кнопка розжига, приводящая к началу подачи тока от трансформатора или инвертора к плазмотрону;
• внутри плазмотрона появляется дежурная электродуга с температурой 70000С;
• происходит зажигание дуги между наконечником сопла и электродом;
• происходит поступление сжатого воздуха в камеру, который проходит через дугу, нагреваясь и ионизируясь;
• в сопле происходит обжатие поступающего воздуха, вырывающегося из него единым потоком со скоростью 3 м/с;
• обжатый воздух, вырывающийся из сопла, разогревается до 300000С, превращаясь в плазму;
• при соприкосновении плазмы с изделием дежурная дуга гаснет, зажигается режущая (рабочая);
• рабочая дуга плавит металл в месте воздействия, результатом становится рез;
• части расплавленного металла сдуваются с изделия воздушными потоками, вырывающимися из сопла.

Любая технология плазменной резки металла зависит от скорости реза и расхода воздуха. Высокая скорость способствует появлению более тонкого реза. При низкой скорости и высокой силе тока ширина реза становится больше.

При усиленном расходе воздуха происходит увеличение скорости резки. Чем больше диаметр сопла, тем меньше скорость и шире рез.

Конструкция оборудования для ручной плазменной резки

Воздушно-плазменную резку применять выгодно и из экономических соображений, потому что она требует минимум электрического тока, минимум расходных материалов, и сравнительно недорого стоит.

Чтобы понять, что такое ручная плазменная резка металла, видео, представленное в этой статье, поможет вам разобраться.

Ручные установки для плазменного резания обладают множеством дополнительного оснащения для свободного передвижения и вариантов настройки:

• Специальные ручки,
• Подъемные ремни,
• Колеса для транспортировки,
• Легкий корпус.

Но в основе всех ручных плазменных устройств заложен плазмотрон, который является сложным сборочным узлом. В состав этого узла входят:

• Головка резака,
• Соединительные шланги,
• Форсунка,
• Роликовый упор,
• Электрод,
• Сопло, оснащенное защитным клапаном.

Купить плазморез с ЧПУ

Остались вопросы? Задайте их нашим специалистам!

Читать также: Как проверить конденсатор цешкой

Отправьте заявку и наш менеджер свяжется с вами в течение 3 минут!

2008-2018 ООО «ТеплоВентМаш» — производство станков плазменной, газовой и лазерной резки. Права защищены.

Ваша заявка принята

Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время!

Если вы авторизованы в WhatsApp через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

Если вы авторизованы в Viber через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

Если вы авторизованы в Telegram через компьютер, можете воспользоваться кнопкой ниже

Возможности плазменной резки

Сфера применения плазменной резки очень разнообразна, благодаря своей универсальности и диапазону обрабатываемых металлов и металлических сплавов. Автоматизированная и материалов широко применяется на предприятиях и во многих отраслях промышленности для выполнения обработки:

• Труб;
• Листового металла;
• Чугуна;
• Стали (в т.ч. нержавеющей);
• Бетона;
• Отверстий;
• Фигурной и художественной резки.

Характеристики плазморезов позволяют выполнять обработку нержавеющей стали, что недоступно кислородным горелкам. Плазморезы практически незаменимы для обработки тонкой листовой стали. Особого внимания заслуживают ручные устройства, которые отличаются компактными размерами и экономичным потреблением электроэнергии. Технология плазменно-дуговой резки особенно ценится за выполнение чистого среза без «наплывов», что положительно влияет на скорость и точность выполнения работ, а также на производственные возможности предприятий.

Мне нравитсяНе нравится

Что можно резать: возможности плазмы

Говоря о возможностях плазмы, нужно понимать, как работает плазменная резка и сварка. Такая обработка производится за счет проплавления материала при помощи теплоты. Последняя генерируется сжатой плазменной дугой, после чего расплав выносится из зоны реза струей плазмы.

Эта технология универсальна, поэтому на данный момент активно используется в целом ряде областей. Она позволяет работать с большинством металлов, а также достигать рекордных показателей по скорости резки и толщине заготовок.

Отдельно стоит сказать об экономической составляющей вопроса

Работать с плазменной резкой можно без больших финансовых затрат, не менее важно, что она может производиться как с помощью машин, так и вручную

Назовем основные сферы, в которых применяют автоматизированную и ручную плазменную резку металлов.

1. Плазменная резка труб.

Самыми удобными считаются установки для плазменной резки труб, так называемые труборезы, снабженные центраторами. Они отличаются от классического труборезного оборудования высокой точностью обработки, которая остается недостижимой для газовой автогенной резки.

Немаловажно, что большая часть оборудования для резки труб при помощи плазмы позволяет производить вспомогательные операции. Среди них стоит назвать подготовку поверхности, зачистку шва, снятие фаски и разделывание кромок. Точное перемещение по трубе такого оборудования обеспечивается за счет специальных приводов

Точное перемещение по трубе такого оборудования обеспечивается за счет специальных приводов.

2. Плазменная резка листового металла.

Чаще всего данная технология используется для раскроя тонких листов, поскольку другие методы не позволяют выполнять подобные операции

Немаловажно, что для ручной плазменной резки листового металла используются достаточно компактные и легкие приборы с небольшим расходом электроэнергии

Плазма справляется с большинством металлов, в том числе подходит для обработки стали, чугуна, бронзы, меди, латуни, титана, алюминия и сплавов этих металлов. Данная технология имеет только одно ограничение – по толщине листа, что связано с уровнем теплопроводности. При большей теплопроводности снижается толщина листа, который возможно раскроить при помощи данного метода.

3. Фигурная плазменная резка металла.

Подобная художественная обработка требует использования специализированного оборудования и активно используется в строительстве и многих отраслях производства. Благодаря ЧПУ и специальным программам удается производить плоские детали вне зависимости от их сложности.

Плазма дает возможность вырезать сложные контуры на листах толщиной не более 100 мм. Стоит отметить, что результат не зависит от наличия на металле краски, коррозии, оцинковки и любых загрязнений. При фигурной обработке при помощи плазмы область реза нагревается до +30 000 °C, а настолько высокая температура позволяет плавить любые металлы.

4. Плазменная резка чугуна.

На данный момент это наиболее надежная и эффективная технология. Дело в том, что речь идет об одновременно экономичном, быстром и удобном методе, превосходящем по перечисленным характеристикам резку болгаркой и газом. Плазма позволяет работать с чугуном в тяжелой промышленности. Именно таким образом, например, подготавливают к утилизации скопившийся на территориях предприятий лом. Благодаря плазме делают глубинные разрезы в металле, за счет чего удается справляться с наиболее трудоемкими задачами.

5. Плазменная резка стали.

Такой способ отлично работает при раскрое стали различной толщины

Немаловажно, что плазма дает возможность резать нержавейку, что недоступно кислородной резке. В данном случае практически не происходит образования грата, поэтому удается сократить временные затраты и повысить продуктивность производства. Плазменная резка нержавеющей стали выгодно отличается от газовой целым рядом характеристик, таких как:

Плазменная резка нержавеющей стали выгодно отличается от газовой целым рядом характеристик, таких как:

• высокий уровень безопасности;
• возможность производить детали любой сложности и формы;
• низкий уровень загрязнения окружающей среды;
• быстрый прожиг;
• универсальность и экономичность;
• большая скорость обработки листов стали малой и средней толщины;
• точность и высокое качество разрезов, что позволяет отказаться от финальной обработки.

При помощи резки рулонной стали очень быстро и точно изготавливают листы необходимого формата и штрипсы, то есть узкие полосы стали при продольном сечении.

Несколько полезных советов

изучить схему подключения

Качество резки напрямую зависит от типа и конфигурации сопла. Его диаметр влияет на формирование дуги и скорость ее образования, а также на ширину реза и объем пропускаемого газа или воздуха. Поэтому после применения сопла с правильно подобранным диаметром, можно получить качественный и чистый срез с ровными краями.

Для улучшения режущих характеристик длину сопла можно увеличить, а также его в любой момент можно поменять.

Чтобы в результате работы материал не деформировался, не было заусениц и окалин, необходимо правильно рассчитать ток. Для этого сначала подается высокий ток и делается пара надрезов. По полученному результату будет видно — оставить ток высоким или нужно его снизить.

Конечно, цена на оборудование для плазменной резки достаточно высокая. Однако приобретенный аппарат довольно быстро окупится, поэтому при покупке его стоимость не должна быть определяющим фактором.

Классификация видов плазменной резки

Виды плазменной резки будут зависеть от среды, в которой проводятся работы по металлу:

Простой

Главное отличие способа – ограниченность электрической дуги. Для резки используется электрический ток и воздух. Иногда вместо воздуха применяются газ в виде азота. Если металлически лист тонкий – всего несколько миллиметров, процесс можно сравнить с лазерным разрезанием.

В разрезах получаются очень ровные кромки, не требующие дальнейшей доработки.

С применением защитного газа

При этом способе вместо воздуха используются защитные газы, которые превращаются в плазменный поток после преобразования в плазмотроне. Качество срезов в данном случае значительно повышается благодаря отличной защите процесса от воздействия окружающей среды.

Газ для плазменной резки не представляет из себя ничего необычного: это может быть водород или аргон – «газовая классика».

С водой вместо воздуха

Отличны способ со многими преимуществами, одно из которых – отсутствие необходимости в дорогостоящей и громоздкой системе охлаждения.

Существуют и другие критерии классификации плазменной резки. К примеру, виды резки бывают разделительными и поверхностными. Первый из них используется чаще.

Плазменные резаки представлены на рынке в самых разнообразных вариантах, так что их можно классифицировать по маркам, производителям и многим другим техническим и торговым параметрам.

Лазерная резка металла – расходные материалы

К числу основных газов, используемых при лазерной резке, относятся воздух и кислород (при резке углеродистой стали) или азот (при резке коррозионно-стойкой стали и алюминия). Энергетические расходы включают расходы на электроэнергию, потребляемую самой установкой, электроэнергию для лазера и охлаждающего устройства, а к числу расходуемых компонентов относятся внутренняя и внешняя оптика, линзы, сопла, фильтры. Периодичность замены расходных компонентов, используемых в установке лазерной резки, составляет от нескольких недель до нескольких лет, в зависимости от многих параметров.

5 Принцип работы аппаратов для ручной плазменной резки

После того, как установка ручной плазменной резки собрана (произведены все подключения и соединения ее элементов), металлическую заготовку подсоединяют к аппарату (инвертору или трансформатору) предусмотренным для этого кабелем. Оборудование подключают к электросети, плазмотрон подносят к обрабатываемому материалу на расстояние до 40 мм и производят зажигание дежурной (инициирующей ионизацию) электрической дуги. Затем открывают подачу газа.

После получения плазменной струи, которая обладает высокой электропроводимостью, в момент ее соприкосновения с металлом образуется рабочая (режущая) электрическая дуга. Одновременно автоматически отключается дежурная. Рабочая дуга поддерживает непрерывность процесса ионизации подаваемого газа, образования плазменного потока. Если она по какой-то причине погаснет, то требуется прекратить подачу газа, заново включить плазменный аппарат и зажечь дежурную дугу, а после этого пустить газ.