Плазменная сварка своими руками схемы чертежи

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.

Схемы плазмореза на примере аппарата АПР-91

В качестве донора при рассмотрении принципиальной электрической схемы мы будем использовать аппарат плазменной резки АПР-91.

Схема силовой части (нажмите для увеличения)

Схема управления плазмореза (нажмите для увеличения)

Схема осциллятора (нажмите для увеличения)

Элементы самодельного аппарата для плазменной резки

Первое, что необходимо найти для изготовления самодельного плазмореза, – это источник питания, в котором будет формироваться электрический ток с требуемыми характеристиками. Чаще всего в этом качестве используются инверторные сварочные аппараты, что объясняется рядом их преимуществ. Благодаря своим техническим характеристикам такое оборудование обеспечивает высокую стабильность формируемого напряжения, что положительно сказывается на качестве выполнения резки. Работать с инверторами значительно удобнее, что объясняется не только их компактными габаритами и незначительным весом, но и простотой настройки и эксплуатации.

Принцип работы плазмореза

Благодаря компактности и небольшому весу плазморезы на основе инверторов можно использовать при выполнении работ даже в самых труднодоступных местах, что исключено для громоздких и тяжелых сварочных трансформаторов. Огромным преимуществом инверторных источников питания является и то, что они обладают высоким КПД. Это делает их очень экономичными в плане потребления электроэнергии устройствами.

В отдельных случаях источником питания для плазмореза может служить сварочный трансформатор, но его использование чревато значительным потреблением электроэнергии. Следует также учитывать и то, что любой сварочный трансформатор отличается большими габаритами и значительной массой.

Основным элементом аппарата, предназначенного для раскроя металла при помощи струи плазмы, является плазменный резак. Именно данный элемент оборудования обеспечивает качество резки, а также эффективность ее выполнения.

Форма и размер плазменной струи зависит от диаметра сопла

Для формирования воздушного потока, который будет преобразовываться в высокотемпературную струю плазмы, в конструкции плазмореза используется специальный компрессор. Электрический ток от инвертора и воздушный поток от компрессора подаются к плазменному резаку при помощи кабель-шлангового пакета.

Центральным рабочим элементом плазмореза является плазмотрон, конструкция которого состоит из следующих элементов:

• сопла;
• канала, по которому подается воздушная струя;
• электрода;
• изолятора, который одновременно выполняет функцию охлаждения.

Конструкция плазменного резака и рекомендации по его изготовлению

Первое, что необходимо сделать перед изготовлением плазмотрона, – это подобрать для него соответствующий электрод. Наиболее распространенными материалами, из которых делают электроды для выполнения плазменной резки, являются бериллий, торий, цирконий и гафний. На поверхности данных материалов при нагревании формируются тугоплавкие оксидные пленки, которые препятствуют активному разрушению электродов.

Сменные насадки для плазмотрона

Некоторые из вышеперечисленных материалов при нагревании могут выделять опасные для здоровья человека соединения, что следует обязательно учитывать, выбирая тип электрода. Так, при использовании бериллия формируются радиоактивные оксиды, а испарения тория при их соединении с кислородом образуют опасные токсичные вещества. Совершенно безопасным материалом, из которого делают электроды для плазмотрона, является гафний.

За формирование струи плазмы, благодаря которой и выполняется резка, отвечает сопло. Его изготовлению следует уделить серьезное внимание, так как от характеристик данного элемента зависит качество рабочего потока.

Строение сопла плазменной горелки

Наиболее оптимальным является сопло, диаметр которого составляет 30 мм. От длины данного элемента зависит аккуратность и качество исполнения реза. Однако слишком длинным сопло также не стоит делать, поскольку это способствует слишком быстрому его разрушению.

Как уже говорилось выше, в конструкции плазмореза обязательно присутствует компрессор, формирующий и подающий к соплу воздушный поток. Последний необходим не только для формирования струи высокотемпературной плазмы, но и для охлаждения элементов аппарата. Использование сжатого воздуха в качестве рабочей и охлаждающей среды, а также инвертора, формирующего рабочий ток силой 200 А, позволяет эффективно разрезать металлические детали, толщина которых не превышает 50 мм.

Выбор газа для плазменной резки металла

Для того чтобы приготовить аппарат для плазменной резки к работе, необходимо соединить плазмотрон с инвертором и воздушным компрессором. Для решения такой задачи используется кабель-шланговый пакет, который применяют следующим образом.

• Кабелем, по которому будет подаваться электрический ток, соединяются инвертор и электрод плазмореза.
• Шлангом для подачи сжатого воздуха соединяют выход компрессора и плазмотрон, в котором из поступающего воздушного потока будет формироваться струя плазмы.

Особенности работы плазмореза

Чтобы сделать плазморез, используя для его изготовления инвертор, необходимо разобраться в том, как такой аппарат работает.

После включения инвертора электрический ток от него начинает поступать на электрод, что приводит к зажиганию электрической дуги. Температура дуги, горящей между рабочим электродом и металлическим наконечником сопла, составляет порядка 6000–8000 градусов. После зажигания дуги в камеру сопла подается сжатый воздух, который проходит строго через электрический разряд. Электрическая дуга нагревает и ионизирует проходящий через нее воздушный поток. В результате его объем увеличивается в сотни раз, и он становится способным проводить электрический ток.

При помощи сопла плазмореза из токопроводящего воздушного потока формируется уже струя плазмы, температура которой активно повышается и может доходить до 25–30 тысяч градусов. Скорость плазменного потока, за счет которого и осуществляется резка деталей из металла, на выходе из сопла составляет порядка 2–3 метров в секунду. В тот момент, когда струя плазмы соприкасается с поверхностью металлической детали, электрический ток от электрода начинает поступать по ней, а первоначальная дуга гаснет. Новая дуга, которая горит между электродом и обрабатываемой деталью, называется режущей.

Характерной особенностью плазменной резки является то, что обрабатываемый металл плавится только в том месте, где на него воздействует плазменный поток. Именно поэтому очень важно сделать так, чтобы пятно воздействия плазмы находилось строго по центру рабочего электрода. Если пренебречь этим требованием, то можно столкнуться с тем, что будет нарушен воздушно-плазменный поток, а значит, ухудшится качество выполнения реза. Для того чтобы соблюсти эти важные требования, используют специальный (тангенциальный) принцип подачи воздуха в сопло.

Необходимо также следить за тем, чтобы не образовалось сразу два плазменных потока вместо одного. Возникновение такой ситуации, к которой приводит несоблюдение режимов и правил выполнения технологического процесса, может спровоцировать выход инвертора из строя.

Параметры плазменной резки различных металлов (нажмите для увеличения)

Важным параметром плазменной резки является скорость воздушного потока, которая не должна быть слишком большой. Хорошее качество реза и быстроту его выполнения обеспечивает скорость воздушной струи, равная 800 м/сек. При этом сила тока, поступающего от инверторного аппарата, не должна превышать 250 А. Выполняя работу на таких режимах, следует учитывать тот факт, что в этом случае увеличится расход воздуха, используемого для формирования плазменного потока.

Самостоятельно сделать плазморез несложно, если изучить необходимый теоретический материал, просмотреть обучающее видео и правильно подобрать все необходимые элементы. При наличии в домашней мастерской такого аппарата, собранного на основе серийного инвертора, может качественно выполняться не только резка, но и плазменная сварка своими руками.

Если в вашем распоряжении нет инвертора, можно собрать плазморез и на основе сварочного трансформатора, но тогда придется смириться с его большими габаритами. Кроме того, плазморез, изготовленный на основе трансформатора, будет обладать не очень хорошей мобильностью, так как переносить его с места на место затруднительно.

Источник

Плазменная сварка своими руками

В промышленности сварка при помощи плазменного аппарата применяется довольно часто, когда нужно проводить процедуры с высокой температурой. Несмотря на всю сложность построения процесса и его особый принцип действия, плазменная сварка своими руками вполне возможна. Главным температурным источником здесь является плазма, которая получается путем перехода в новое агрегатное состояние одного из горючих газов. Это происходит в устройстве, которое носит название плазмотрон.

Плазмотрон своими руками

Данная разновидность отлично подходит для работы со всеми металлами, так как помимо высокой температуры плазма является еще и дополнительной защитой. Самодельная плазменная сварка может работать с нержавеющей сталью, алюминием и даже с тугоплавкими металлами. Несмотря на то, что чаще всего используют данную технологию в современных высокотехнологичных областях, таких как авиационная промышленность, периодически возникает потребность в высокотемпературной сварке и в других областях. Соответственно, плазменная сварка своими руками становится все более востребованной для менее ответственных мест применения.

Одной из особенностей такого метода является высокая глубина проплавления металла. Высокая температура плазмы, достигающая нескольких десятков тысяч градусов Цельсия, позволяет проплавлять металл до 1 см за один проход. Сварка может вестись в любом пространственном положении, поэтому, здесь представлен универсальный метод соединения.

Режимы плазменной сварки

Данная технология чаще всего применяется для работы с тугоплавкими металлами, такими как титан, медь и прочие. Чтобы добиться высокого качества соединения, следует учитывать не только свойства самих металлов, но и условия проведения сварочного процесса плазмой. Чтобы все прошло максимально надежно, следует ориентироваться по следующим режимам:

l_cв, А U_д, В v_св, м/ч Расход используемого газа Q_г, л/мин Для образования плазмы Для защиты Для поддува 139 22 30 2,1 1,5 …2,0 3,5.. .4,0 6 240 23 14 5,5 9.4 380 28 15 3,5 10,5 42 13 450 28.. .30 103 8 6… 12

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.

Пространство, которое находится между внутренней и наружной трубой следует запаять при помощи листовой меди. Медные трубки малого диаметра впаиваются в рубашку охлаждения. Именно по ним впоследствии будет циркулировать жидкость.»

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.

Источник