Используемые электроды
Электроды играют важную роль в обеспечении процесса горения дуги и осуществлении резки плазмотроном. В их изготовлении используют бериллий, гафний, торий и цирконий. Благодаря образованию тугоплавкой поверхностной пленки, электродный стержень не подвергается перегреву и преждевременному разрушению при работе с высокими температурами.
Покупая электроды для самодельного плазмореза следует выяснить из какого они материала. Бериллий и торий дают вредные испарения, и подходят для работы в специальной среде, обеспечивающей надлежащую защиту сварщика. Поэтому, для домашнего использования лучше приобрести электроды из гафния.
Особенности конструкции основные элементы
У любой установки плазменного вида резки металла с ЧПУ есть пару систем, входящие в её структуру в обязательном порядке. Необходимо отметить вначале, что у этого агрегата есть блок питания, работающий под конкретные параметры работы с целью обеспечения правильной и стабильной работоспособности всего оборудования.
Также в конструкции находится специальный резак плазмы либо, как его ещё называют, плазмотрон со специфической конструкцией. Также содержится воздушный компрессор, который дает возможность подать поток воздуха под определённым давлением.
Плазменная резка ЧПУ, как процесс, подразумевает под собой использование оборудования, где в наличии находится специальный пакет со шлангами и кабелями. Зачастую, основным источником питания является простой трансформатор либо инверторное оборудование.
Конструкция плазменного станка с ЧПУ.
С их помощью регулируется подача тока на устройство, чтобы совершать данный процесс под определенные параметры.
Главным преимуществом рассматриваемого оборудования, функционирующего на трансформаторе, считается способность резать трубы с толстым слоем металлической поверхности.
Плазменное инверторное оборудование потребляет минимальное количество электроэнергии, что дает возможность эффективно применять его в сфере маленьких производств.
Чтобы создать агрегат для данного процесса с ЧПУ самостоятельно, необходимо воспользоваться чертежами и тогда результат будет точным и эффективным. Самой основной деталью этой конструкции считается резак, либо как его ещё называют плазмотрон.
С его помощью можно нарезать любую заготовку вне зависимости от размера или формы. Кроме этого оно довольно-таки простое в использовании и имеет следующие элементы: сопло, электроды и охладительную систему посреди двух прошлых деталей. Резак имеет специальный канал, через который подается сжатый воздух под конкретным давлением.
Связь компрессора, источника питания и плазмотрона формирует пакет со шлангами и кабелями. Необходимо сделать акцент на стоимости такого агрегата, который продается в любом специализированном магазине. Он довольно высокий, из-за чего большинство мастеров предпочитают собрать конструкцию самостоятельно из подручных средств.
Особенности схемы плазмореза
Существуют разнообразные чертежи и видеоуроки изготовления сварочных плазморезов. Для получения правильного, а, главное, работающего агрегата, необходимы навыки и умение разбираться в схематическом материале и чертежах. Для переделки в самодельный плазморез уже имеющегося сварочного инвертора нужно в электросхему аппарата добавить осциллятор.
Электрическая схема осциллятора
Схема работает следующим образом:
Схема плазмореза
- На резаке расположена кнопка пуска, нажимая на которую, на секцию управления подводится напряжение.
- Реле обеспечивает подачу воздуха для прочистки плазмотрона, за пару секунд освобождая его камеру от конденсата.
- Осциллятор ионизирует область между соплом и электродом, вследствие чего загорается дуга.
- К изделию направляют плазмотрон и зажигается рабочая дуга.
- Реле геркона отключает сопло и поджиг.
Принцип работы и комплектующие
Смастерить плазморез из инвертора своим руками получится в том случае, если хорошо понимать принцип работы аппарата и элементов, задействованных в процессе. Суть функционирования плазмореза заключается в следующем:
- Источник тока вырабатывает необходимое напряжение, подаваемое по кабелям в резак-горелку (плазмотрон).
- В плазмотроне находится два электрода (катод и анод), между которыми возбуждается дуга.
- Поток воздуха, подаваемый под давлением и специальным закрученным каналам, направляет электрическую дугу наружу, одновременно усиливая ее температуру. В других моделях применяется жидкость, которая испаряясь, создает выпускное давление. Получаемое высокотемпературное ионизированное пламя (как оно выглядит внешне) и есть плазма.
- Кабель массы, предварительно подключенный к изделию, содействует замыканию дуги на разрезаемой поверхности, что дает возможность работы плазмореза.
- В случае выполнения сварки, в роли подаваемого газа может выступать аргон или иные инертные смеси, защищающие сварочную ванну от внешней среды.
Температура дуги, благодаря разгону потоком воздуха, может достигать 8000 градусов, что позволяет моментально и точечно нагревать необходимый участок металла, производя резку, и не перегревая остальное изделие.
Плазморезы отличаются по мощности и комплектации. Небольшие модели способны резать металл толщиной около 10 мм. Промышленные машины работают со сталями толщиной до 100 мм. Часто это большие станки на кронштейнах, на которые подаются листы стали тельферами. Плазморез, сделанный в домашних условиях, будет способен разделывать нержавейку и другие металлы до 12 мм. Им можно будет выполнять фигурные вырезы в листовом железе (круги, спирали, волнообразные формы), а так же сварку легированной стали с присадочной проволокой.
Самый простой самодельный плазморез должен иметь четыре составляющих узла:
- источник питания;
- плазмотрон;
- компрессор;
- массу.
Резак на основе трансформатора
Как и другие компоненты системы, источник питания собирают или дорабатывают своими руками. Подробная инструкция помогает легко справиться с этой задачей.
Схема устройства
В электрическую цепь аппарата входят такие узлы:
- сварочный трансформатор с выпрямителем;
- пусковое реле;
- осциллятор;
- резистор, понижающий напряжение вспомогательной дуги;
- кнопка запуска;
- контактор, деактивирующий изначальную дугу;
- компрессор с элементами управления.
На правильно составленной схеме должны отображаться все элементы вне зависимости от мест их расположения.
Какие детали будут необходимы
Помимо сварочного инвертора, для создания аппарата потребуются:
- Держатель со сменным стержнем. При силе тока до 100 А и толщине обрабатываемой детали до 5 см элемент изготавливают из меди. Держатель более мощного агрегата снабжают каналами для жидкостного охлаждения. Для розжига дуги оставляют расстояние в 2 мм между соплом и электродом. Главный стержень делают подвижным.
- Изолятор из фторопласта. По причине быстрого износа деталь является сменной.
- Корпус с соплом.
- Кабели: силовой и для розжига дежурной дуги.
- Шланги. В аппаратах с жидкостным охлаждением неизолированный провод находится в трубке, подающей воду к горелке. Также потребуется отдельный шланг для вывода газа в сопло.
Рекомендуем к прочтению Особенности настройки сварочной маски Хамелеон
Сборка плазменного резака
Работу начинают с переделки сварочного трансформатора. Количество витков обмотки выбирают с учетом будущих характеристик оборудования и разрезаемых деталей.
При толщине листа до 1,2 см, силе тока 50 А и напряжении холостого хода 20 В устанавливают такие значения:
- сечение сердечника – 107 мм²;
- число витков первичной обмотки – 225, вторичной – 205.
После переделки трансформатора подсоединяют другие элементы:
- Компрессор производительностью 140-190 л в минуту. Давление, создаваемое агрегатом, должно составлять более 4,5 бара.
- Кабели и шланги для объединения компонентов. Сечение питающего провода зависит от мощности плазмореза. При силе тока 50 А оно составляет 6 мм². Сечение провода для дежурной дуги – 1,5 мм². Рекомендованный диаметр воздушного шланга – 1 см.
- Осциллятор. При создании плазмореза из трансформатора в качестве этого блока можно использовать автомобильную систему электронного зажигания.
Воздушный шланг соединяют с отводом компрессора. Провод клавиши пуска подключают к управляющему блоку.
Особенности использования
При работе с резаком из трансформатора от сварочного полуавтомата тщательно соблюдают правила безопасности, что объясняется воздействием следующих вредных факторов:
- Брызг расплава. Под влиянием плазмы металл нагревается до экстремальной температуры. Воздушный поток выдувает его из линии разреза. Попадание брызг на некоторые материалы приводит к их возгоранию. Контакт расплава с кожей человека приводит к глубоким ожогам. Поэтому плазменную струю направляют в противоположную от сварщика и легковоспламеняющихся материалов сторону.
- Запыленности и загрязненности воздуха вредными газами. Металл при плазменной резке начинает гореть. Дым опасен для органов дыхания человека. Поэтому над рабочим столом устанавливают вытяжку. Мастер надевает респиратор.
- Яркого света. Плазмотрон является мощным генератором ультрафиолетового излучения, вызывающего ожог сетчатки глаза. Поэтому резчик надевает защитную маску, оборудует рабочую зону передвижным щитом.
- Температуры. Края полученных заготовок длительное время сохраняют тепло. Прикасаться к ним можно только в рукавицах после остывания деталей.
Можно ли из инвертора сделать плазморез
Чтобы сделать плазморез из сварочного инвертора, в любом случае понадобится докупить некоторые комплектующие. Но аппарат сможет взять на себя роль источника питания. Он будет преобразовывать переменный ток в постоянный и поддержит работоспособность плазмореза.
Во многих случаях идеальным вариантом для конструирования резака считают сварочный трансформатор. Но у него есть свои минусы — агрегат слишком большой, потребляет много энергии и требует подключения к сети 380 В. Сварочный инвертор, в отличие от него, работает от бытовой розетки, экономно расходует электричество и показывает неплохой КПД.
Использовать плазморез из инвертора для сварки можно в гараже без переоборудования электросети
Важно! Единственным недостатком инвертора при переделке в плазменный резак считается ограниченная функциональность. С очень толстыми и плотными заготовками агрегат не справится
Выбор деталей
Для того чтобы изготовить плазморез своими руками из инвертора, необходимо определиться с тем, из каких именно элементов его создавать.
Деталью, которая будет создавать необходимую мощность для резки, может быть инвертор или трансформатор
При выборе данного элемента устройства очень важно понимать, какой именно толщины металл необходимо будет разрезать. Именно толщина металла и будет являться основополагающим фактором, который повлияет на выбор этой детали
Так как собирается ручной резак, то лучше, конечно, приобретать сварочный инвертор. Его мощность несколько меньше, чем у трансформатора, но он намного легче и сэкономит большое количество электроэнергии.
Второй важной деталью станет выбор между плазменным резаком или плазменной точкой. Основным критерием выбора тут станет тот же фактор, что и при подборе сварочного инвертора, то есть толщина металла
Однако нужно учесть еще один нюанс. Оборудование прямого воздействия предназначается для работы с элементами способными проводить ток. Косвенный же элемент чаще всего устанавливается в том случае, если в работе необходимо обойтись без вещей, использующих ток.
Еще один важный элемент – это компрессор
Его выбор уже проще, так как единственное важное требование – это мощность, которая должна подходить под ранее выбранные части
Последняя деталь – кабель-шланговый пакет. Предназначается для соединения всех деталей, приведенных выше.
Инвертор или трансформатор
И у того, и у другого есть как положительные стороны, так и отрицательные. В конечном итоге выбор происходит в пользу конкретного устройства исходя из технических задач, которые ставятся перед будущим плазморезом.
Сварочный инвертор-полуавтомат
Наиболее оптимальное решение для личного гаража или небольшой мастерской.
- Относительно малый вес, некрупные габариты и минимальное количество потребляемой электроэнергии.
- Качество реза у инверторного плазмореза выше за счёт более высококачественной дуги.
- Крайняя чувствительность к качеству подаваемой на него электроэнергии. Частые перепады напряжения в сети способны просто убить ваш инвертор за очень короткий промежуток времени, и никакая система защиты в этом случае не поможет.
- Небольшая мощность, что не позволяет резать толстые листы металла.
Сварочный трансформатор
Более подходит для стационарных условий крупных мастерских или заводов.
- Никогда не выходят из строя в случае даже сильного падения напряжения в сети. В этом плане они более надёжны.
- Более длительный рабочий цикл (период работы без перерыва).
- Не имеют ограничения по мощности, поэтому можно резать металл практически любой толщины.
- Очень высокая масса, большие габариты и высокое энергопотребление.
Исходя из этих сравнительных характеристик домашние мастера чаще всего склоняются в сторону плазмореза из инвертора, собранного своими руками на базе сварочного инвертора.
Что такое Arduino
Прежде всего, стоит разобраться, что такое Arduino.
Ардуино это:
- название торговой марки аппаратуры, средств программирования, при помощи которых реально построить модели станков (в том числе, трехосевого), несложные системы автоматики и робототехники,
- линейка продукции, наличие открытой архитектуры у которой позволит скопировать или дополнить уже существующие конструкции,
- небольшая плата с собственным процессором и памятью,
- аппаратная вычислительная платформа или же контроллер,
- язык программирования, позволяющий разбирать различный софт (условно бесплатное ПО, свежие новости в области IT),
- так называемый электронный конструктор.
Создавая на Ардуино устройства электроники, способные принимать сигналы от разных цифровых и аналоговых датчиков, подключенных к нему, как к основе. Поэтому в контексте данной статьи, речь будет идти о платах.
Как сделать самодельный плазморез из сварочного трансформатора
Как сказано в статье про изготовление плазмореза своими руками, источником питания может быть трансформатор. Наиболее подходящим является сварочный. Плазморез из сварочного трансформатора представляет собой устройство, в котором генератором тока сварочной дуги служит трансформатор. Внешний вид такого гаджета приведён на рисунке.
Внешний вид сварочного трансформатора. Ист. https://remoskop.ru/shema-ustrojstvo-remont-svarochnogo-transformatora.html.
Сварочный трансформатор применяется для преобразования высокого напряжения источника питания (220 или 380 В) в низкое. В нашем случае он будет служить генератором тока для плазмореза. На рисунке приведена схема подключения.
Схема подключения плазмотрона к трансформатору. Ист. https://strport.ru/instrumenty/printsip-raboty-plazmoreza.
Электрический ток от трансформатора на плазмотрон поступает через электрический проводник кабель-шлангового пакета. Посредством его он передаётся на находящийся внутри корпуса плазмотрона электрод, который используется для возбуждения электрической дуги.Рекомендуем посмотреть: полезный видеоролик о самодельном кабель-шланговом пакете вы найдете в статье «Плазморез своими руками«. При нажатии кнопки «Розжиг», трансформатор начинает подавать на плазмотрон напряжение сварочной дуги (цепь не замкнута и сварочного тока ещё нет), а осциллятор — токи высокой частоты (далее – ТВЧ). Благодаря ТВЧ, внутри плазмотрона возникает дежурная электрическая дуга (образование рабочей дуги между электродом и обрабатываемой заготовкой сразу – затруднительно). В камеру начинает поступать сжатый воздух, он нагревается, увеличивается в объеме (до 100 раз) и ионизируется. Плазма вырывается из сопла, соприкасается с разрезаемым металлом: зажигается режущая дуга, а дежурная — гаснет. Трансформатор генерирует ток для сварочной дуги. Происходит раскрой металла.
Эта метод питания плазмотрона имеет несколько «плюсов»:
- сварочный трансформатор является самым простым источником сварочного тока (по сравнению со сварочными выпрямителем или инвертором), и, следовательно, самым надёжным;
- аппарат плазменной резки не чувствителен к перепадам напряжения;
- гаджет способен резать заготовки большой толщины.
Но, у самодельного плазмореза из сварочного трансформатора имеются и недостатки:
- большая масса. Он не удобен в эксплуатации;
- слишком высокое потребление электроэнергии (читай — низкий КПД).
Интересное: Плазменная сварка своими руками
Узнайте больше:
Другие способы питания плазмореза и прочие подробности на странице «Плазморез своими руками«.
Прочие самоделки для резки и сварки плазмой.
Где купить комплектующие и расходники для плазменного оборудования.
Правила техники безопасности при работе плазморезом
Процесс плазменной резки при несоблюдении правили работы является опасным для здоровья и жизни людей. Основными вредными факторами являются:
- Брызги расплавленного металла. Во время реза поток плазмы расплавляет металл и выдувает его из разрезаемой детали. Попадание расплавленных капель на горючие вещества приводит к их возгоранию, а попадание на кожу вызывает сильные ожоги, вплоть до IV степени (обугливание). Для защиты необходимо направлять поток плазмы в сторону от людей и горючих материалов.
- Вредные газы и пыль. Во время реза металл на только расплавляется, но и горит. Образующийся при этом дым вреден для здоровья. Кроме того горят загрязнения на поверхности деталей. Поэтому рабочее место необходимо оборудовать вытяжной вентиляцией и работать в респираторе.
- Яркий свет. Во время работы электросварки и резки плазмой, образованной электрической дугой, кроме видимого света появляется ультрафиолет. Этот вид излучения приводит к ожогам сетчатки глаз. Для защиты рабочее место огораживается переносными щитами, а резчик должен пользоваться защитным щитком.
- Температура. После завершения работы края детали некоторое время остаются нагретыми до высокой температуры и прикосновение к ним может привести к ожогам. Для того, чтобы избежать подобных травм к разрезанным деталям можно прикасаться только в защитных рукавицах или через некоторое время, достаточное для остывания кромок.
Как изготовить плазменный резак
Рабочим инструментом установки плазменной резки является резак, или плазмотрон. Он создает поток воздуха, превращенный в плазму, разогретую до 30000°С, которая разрезает металл.
Изготовить его можно самостоятельно. Желательно в качестве образца использовать готовую конструкцию. Состоит плазмотрон из нескольких основных элементов:
- Центральный держатель со сменным электродом. При токе реза до 100А и толщине металла до 50 мм держатель изготавливается из медного прута, в более мощных аппаратах внутри есть каналы для водяного охлаждения. Для поджига дуги расстояние между электродом и соплом должно быть 2 мм, поэтому для регулировки плазмотрона центральный стержень делается подвижным.
- Изолятор между центральным электродом и наружным корпусом. Часть изолятора, ближняя к соплу, изнашивается и изготавливается сменной из фторопласта.
- Наружный корпус со сменным соплом. Плазма образуется в камере между электродом и соплом. При изготовлении устройства с водяным охлаждением внутри стенок находятся каналы для охлаждающей жидкости.
- Сменные насадки, кабеля – силовой и для вспомогательной дуги, шланги.
Один из способов изготовить такое устройство – это сделать его из горелки для аргонно-дуговой сварки. В ней есть большинство необходимых элементов:
- вольфрамовый электрод Ø4мм с возможностью регулировки положения;
- клемма и кабель для подачи к нему тока для сварки;
- направляющие каналы и шланг для подвода газа к соплу.
Для доработки необходимо:
- снять тонкостенное латунное сопло;
- накрутить вместо него изолирующую прокладку из фторопласта цилиндрической формы с резьбой снаружи и внутри цилиндра;
- сверху на прокладку накрутить латунный корпус с креплением для медного сопла;
- к корпусу припаять или прижать хомутом кабель для вспомогательной дуги;
- в рукоятке установить микровыключатель, включающий режим реза.
Сменные насадки
Сменными элементами, которые изнашиваются во время работы, являются электроды и сопла:
- Электрод изготавливается из меди со вставкой из тугоплавкого металла – бериллия, тория, циркония и гафния. Вставка находится в центре, напротив отверстия сопла. Вспомогательная кратковременная дуга появляется между краем электрода и соплом, рабочая постоянная между вставкой и деталью, поэтому вставка, является самым изнашивающимся элементом и заменяется вместе с электродом.
- Сопло формирует плазменную струю, образованную электродом. Оптимальный размер сопла 30мм, в центре находится отверстие Ø2мм. Во время работы плазма, проходящая через него, увеличивает диаметр канала, что делает поток газа шире, а рез менее аккуратным. Поэтому сопло, как и электрод, следует периодически менять.
Выбор газа
Несмотря на то, что любой металл можно разрезать потоком воздуха, создаваемым компрессором, для каждого из металлов есть оптимальный состав газа:
- медь, латунь и титана – азот;
- алюминий – смесь азота с водородом;
- высоколегированная сталь – аргон.
Советуем изучить Антенна для роутера
Схема плазменного аппарата
Чтобы сделать плазменную сварку своими руками, чертежи являются одним из основных моментов, так как в них содержатся все основные конструкционные элементы. Вне зависимости от того, из каких деталей вы собираетесь делать технику, схема помогает определить самые мелкие компоненты, которые должны туда входить. Здесь приведена силовая схема плазмотрона:
Схема плазмотрона – силовая часть
Плазморез является основной особенностью таких установок, так как в нем образуется плазма. В нем же заключается и основная сложность, когда создается плазменная сварка своими руками из инвертора. Здесь представлена схема управления данным устройством:
Схема плазмотрона – система управления
Оборудование для сбора плазменного аппарата
Для создания работоспособного аппарата понадобится:
- Инверторный сварочный аппарат, к примеру, для аргонодуговой сварки;
- Баллон с аргоном;
- Редуктор для баллона;
- Сопло с электродом из вольфрама;
- Фторопластовая трубка;
- Пруток из молибдена или тантала;
- Медные трубки;
- Балласт электронный;
- Проводка;
- Хомуты;
- Листовая медь толщиной до 2 мм;
- Клеммы;
- Гермоввод;
- Резиновый шланг;
- Выпрямительный блок питания.
Процесс сборки
Особенности плазменной сварки требуют точного проведения процедур, чтобы в итоге получить надежное и безопасное устройство. Сопло для данного аппарата вытачивается из меди, так как в ином случае его придется часто менять. Вместо меди можно применять титан, который прослужит намного дольше. Размер отверстия в сопле выбирается опытным путем. Как правило, начинают с минимальных значений в 0,5 мм и постепенно доходят до 2 мм.
Размер конусного зазора между анодом на сопле и вольфрамовым катодом должен составлять до 3 мм. Сопло вкручивают в полную рубашку охлаждения. Она должна быть соединена с центральным электродом, для чего используется фторопластовый изолятор. Для охлаждения в рубашке используется жидкость, которая должна постоянно циркулировать жидкость или антифриз. Данное устройство состоит из двух полых медных труб. Диаметр внутренней составляет около 2 см. Она находится на переднем конце внешней трубки, диаметр которой составляет 5 см, а длина около 8 см.
Положительный заряд на эту систему будет подаваться на специальную клемму, которую также следует припаять к корпусу. На внутренней трубе создается резьба, куда ставится потом съемное сопло, производимое из термостойких материалов. Внутренняя резьба нарезается также на выдвинутом конце наружной трубы. К ней привинчивается фторопластовое кольцо для изоляции. На нем располагается кольцо центрального электрода.
Труба подачи аргона впивается через стену трубы между изолятором и рубашкой охлаждения. Для питания системы используется насос на 12В. Положительный заряд подается на систему с основного источника питания. Балласт служит для ограничения тока в системе. Чтобы возбудить дежурную дугу соплом или вольфрамовым электродом требуется использовать осциллятор, или если его не имеется, то все можно проделать обычным контактным способом.
Заключение
Плазменная сварка является очень сложным процессом и только внешне она кажется очень схожей с остальными. Основная сложность заключается в самой технике, так как для строительства ее своими руками нужен опыт, тщательность и очень надежный подход к соединению всех компонентов, их подбору и так далее. Плазмотрон работает с высокими температурами и газами, которые могут привести к взрыву
Таким образом, технике безопасности стоит отдавать максимальное внимание. Самым легким моментом этого дела являются все вопросы, касающиеся источника питания
Сборка плазмотрона своими руками
Чтобы сконструировать плазморез из инвертора, понадобится приобрести все сопутствующие детали и подготовить инструменты. Основными комплектующими являются:
- компрессор;
- плазмотрон;
- электроды;
- сопло;
- завихритель потоков;
- изолятор;
- кнопка спуска;
- рукоятка с отверстиями для кабелей;
- кабель-шланг;
- дистанционная пружина для обеспечения одинакового промежутка между соплом и металлом.
Для начала к сварочному инвертору нужно присоединить шланг, являющийся проводником воздуха от компрессора. Кабель массы и шланг-пакет монтируются с лицевой стороны, и к шланг-пакету присоединяется плазмотрон. Сопло горелки надо присоединить прижимной гайкой. За плазморезом находится электрод и изоляционная втулка, препятствующая возникновению дуги на нежелательном участке.
Завихритель потока направляет его к цели, а вся конструкция укладывается в корпус из металла или фторопласта. После сборки сварочного плазмореза нужно проверить агрегат на работоспособность. При включенном состоянии инвертор подает высокочастотный ток на плазмотрон.
Плазмотрон своими руками — схема
