Для любителів постійно робити корисні та красиві речі з металу, крім зварювання періодично потрібно різати метал. Можна виготовити плазморіз із зварювального інвертора своїми руками.

Не варто купувати додаткове дороге обладнання, яке рідко використовуватиметься. Плазморіз можна зробити з трансформатора, але він буде важкий і енергоємний.

Кожному спеціалісту періодично доводиться викроювати деталі з аркуша. Робити це механічною обробкою означає перевести в стружку багато металу. Купувати дороге обладнання заради використання разів на тиждень кілька хвилин, немає сенсу. Вихід – виготовити плазмовий різак своїми руками. Переробляти можна різні типи випрямлячів:

Працюватиме будь-який апарат. Оптимальний варіант, для любителів майструвати, виготовлення саморобного плазморізу із зварювального інвертора. При використанні газового різання продуктивність нижче, ширина різання більша.

Основна перевага плазморізу - використання звичайного повітря. Тиск створює компресор. Немає ризику вибуху або отруєння, як при роботі з пропаном, киснем та іншими газами.

Товщина листа, що розрізається, на побутовому обладнанні зі струмом до 200А обмежена 40 - 50 мм. Для будівництва будинку та роботи у домашній майстерні цієї потужності вистачає. Напівпрофесійний інвертор налаштовується на товщину до 100 мм.

Легкому та потужному обладнанню достатньо приєднати компресор і звичайний держак замінити на плазмотрон, своїми руками зроблений та куплений готовим. Оснащення обладнання легко змінюється, і інверторні плазморізи перетворюються на звичайні апарати, на яких проводиться зварювання.

Принцип роботи пальника

Плазмове різання своїми руками відбувається за рахунок перетворення потоку повітря, що проходить через електричну в плазму з температурою 3000 – 6000⁰C. Метал миттєво розплавляється на обмеженій ділянці та видувається. Принцип роботи аналогічний.

Утворення плазми

Інвертор створює постійний струм великого значення. На кінці електрода утворюється дуга. У сопло під тиском надходить газ. Він проходить спіраль навколо електрода. Утворюється завихрення, що рухається із великою швидкістю. У держак повітря надходить холодне. Рухаючись навколо електрода, він охолоджує і одночасно нагрівається сам. У дузі він підходить уже підігрітий.

На виході струмінь газу стає тонким. При з'єднанні з гарячою дугою повітря нагрівається нею і перетворюється на плазму, збільшуючись в об'ємі в 20 – 30 разів. Обертання потоку навколо електрода робить струмінь тонким.

Різання

Плазмовий пальник, зроблений своїми руками, підноситься до металу. Гаряча плазма швидко розплавляє метал на малій ділянці. Потік повітря видує розплав, утворюючи отвір. При переміщенні різака за ним залишається вузька смужка розрізаного наскрізь аркуша.

Тонкий акуратний різ виходить при розташуванні плазмореза з інвертора під прямим кутом до поверхні, що розрізається. Чим більший кут нахилу, тим ширша смуга різу.

Для виробництва стружки поверхні деталі, плазмовий різак по металу, зроблений своїми руками, нахиляється до поверхні, що знімається під гострим кутом в 5 – 10⁰. Полум'я нагріває верхній шар, повітря видує рідкий метал.

Апарати прямої дії

Прямої дії плазмові різаки по металу, зроблені своїми руками, працюють із утворенням дуги між деталлю та електродом. Різати таким способом можна тільки струмопровідні метали.

На деталь кріпиться затискач від зварювального автомата. На електрод подається "-". На виході із сопла наконечника утворюється дуга між металом та електродом. На неї спрямоване повітря.

Непрямого

Плазморіз, зібраний своїми руками з інвертора, може працювати за принципом непрямої дії. Мінус подається на наконечник. Дуга виникає незалежно від наявності струмопровідної деталі. Різаком непрямої дії ріжуть будь-які матеріали, включаючи фанеру, пластик, оргскло. Струмінь плазми утворюється тонше.

Складність виготовлення плазмотрона непрямої дії своїми руками, демонструють схеми та креслення . У невеликий наконечник довжиною близько 20 мм необхідно помістити повітряне охолодження та надійно ізолювати деталі одна від одної.

Керівник конструкторського бюро з проектування зварювального обладнання, оснащення та інструменту заводу САІК Твердохлєбов І. Г.: « У плазмотроні використовують не звичний електрод, зроблений з дроту дроту і покритий флюсом. Сердечник розташований усередині пальника і не виходять за межі сопла. Електрична дуга в апаратах прямої дії спалахує безконтактно і перетворюється на виході із сопла в плазму. Різак непрямої дії видуває гарячий струмінь незалежно від розташування матеріалу та його електропровідності. Можна відпалювати мідні кільця та обпалювати деревину».

Джерело струму

Якщо питання вибору типу джерела живлення не принципове, слід віддати перевагу інвертору.Легкий компактний апарат працює від побутового джерела струму 220В. Він легко регулюється, споживає мало електроенергії. Більшість побутових зварювальних інверторів мають робочий коефіцієнт 50% і вище. Вони мають систему охолодження. Плати мало гріються, в порівнянні з пристроєм іншого обладнання.

Як джерело живлення використовується трансформатор, що перетворює електричний змінний струм на зварювальний. Він потужніший, дозволяє різати метал до 100 мм. Переробити трансформатор легше, ніж інші випрямлячі. Він має ряд недоліків для застосування його в побутових умовах:

• важкий;
• габаритний;
• працює від трифазного струму 380В;
• споживає багато електроенергії;
• низький ККД.

Для масового виробництва партій однотипних деталей у майстернях та цехах, виготовляються плазморізи зі зварювального автомата своїми руками.

Типова конструкція

До списку обладнання для виготовлення плазморізу своїми руками з інвертора входять:

• інвертор;
• компресор;
• плазмотрон.

Плазмотрон непрямої дії.

Покроковий план створення плазморізу починається зі збирання плазмотрону. Саморобка включає кілька деталей, що вимагають високої точності виготовлення. Усі їх можна купити готові:

• у центрі електрод із тугоплавкого металу;
• електродна втулка тримає електрод та закручує повітря;
• ізоляційна втулка закриває електрод від контакту з водою;
• фторопластовий корпус;
• сопло.

Саморобка вимагає акуратності та точного виготовлення всіх деталей.

АПР-91 - схема переробки

Детальний креслення для виготовлення плазморізу показаний для інвертора АПР-91. Фахівці вважають цю модель найбільш зручною для переробки.

Крім інвертора та компресора, у виготовленні плазморізу використовується багато деталей. Від самого плазмотрона до підведених до нього кабелів і шланга.

Електроди та кабель

Електроди підбираються з тугоплавких металів: берилій, ванадій, вольфрам. Вони повинні витримувати температуру дуги і не руйнуватись тривалий час. Довжина їх щодо ширини 1,5 – 1,8. Довгі деталі швидко згорятимуть.

Кабель забезпечує рівномірну подачу струму до зони утворення плазми. Він повинен мати переріз від 12 мм 2 хорошу ізоляцію.

Шланги повітряні від компресора до держака підключаються до високого тиску.

Вентиляція

Інструкція з безпечних прийомів роботи вимагає, щоб вентиляція в обов'язковому порядку була присутня. Витяжка похилої конструкції повинна розташовуватися на висоті 35 см від площини різу. Потужність витяжного обладнання регулюється таким чином, щоб весь дим від металу, що горить, втягувався системою. При цьому не повинно бути завихрень у робочій зоні.

Складання апарату

Збирати слід починати з плазмотрону. Вузол вимагає точності та правильного підбору деталей. Якщо різати доведеться постійно, необхідно мати запасні електроди та сопло, вони швидко згоряють.

Шланг і кабель підключають спочатку до обладнання, потім до різака. Тільки після цього інвертор можна підключати до мережі.

Перед початком роботи слід подбати про безпеку. Поруч мають бути засоби пожежогасіння електричних приладів:

• ящик із піском;
• пінний або вуглекислотний вогнегасник;
• ємність із водою

Графік роботи слід дотримуватися вказаного на інверторі. Обладнання має остигати належний йому час.

Без заземлення працювати не можна.

Різати метал слід на спеціальному верстаті. Зварювальник повинен стояти або сидіти у зручній позі.

В організаціях, робота яких пов'язана з кольоровими видами металів, не обійтися без такого пристрою як плазмовий різак. У побутових умовах цей інструмент теж часто застосовується, причому необов'язково купувати готову зброю, адже можна зробити плазморіз своїми руками з інвертора.

Про роботу плазморізу

Зробити зварювальне пристосування з високою ефективністю вийде тільки в тому випадку, якщо людина знається на процесі зварювання та правила експлуатації всіх механізмів. Дія інструменту ґрунтується на наступному:

• за кабелями в плазмотрон надходить напруга, що створює джерело струму;
• між катодом і анодом, що знаходяться в пальнику, наелектризується дуга;
• крізь загвинчені канали проходить потік повітря під певним натиском, який підвищує температуру електродуги, спрямовуючи її назовні;
• у деяких випадках для цього використовується рідина, що при випаровуванні утворює випускний тиск, а плазмою виступає полум'я високої температури;
• плазморіз переходить у діючу фазу за рахунок поставки маси електропроводом, який сприяє замиканню дуги на ділянці, що розрізається;
• під час зварювання використовують аргон чи інші інертні суміші.

Струмінь повітря може підвищувати температуру дуги понад 7 тис. градусів, і зварювальник може точковим чином швидко прогріти потрібну ділянку металу.

Джерело живлення

Саморобний плазморіз варто починати проектувати з пошуку генератора струму. Як таке може бути звичний інвертор, вартість якого буде набагато менше звичайного обладнання для різання. Великим плюсом його роботи є високочастотна стабільна напруга, за рахунок чого дуга горітиме постійно, забезпечуючи першокласний різ.

Зручність зварювального інвертора – і у його габаритах, що дозволяє здійснювати виїзні маніпуляції плазморезом. Обов'язковими умовами роботи зварювального плазморізу є:

• живлення від мережі 220 B;
• продуктивність роботи – 4 кВт;
• холостий хід – 220 B;
• при 10-хвилинному циклі роботи розрахунковий режим роботи – 60%;
• широта стабілізації сили струму – від 20 до 40 A.

А також можна використовувати зварювальний трансформатор зі змінним струмом, але краще інверторний апарат застосовувати з аргонним зварюванням.

Особливості схеми плазморізу

Існують різноманітні креслення та відеоуроки виготовлення зварювальних плазморізів. Для отримання правильного, а, головне, працюючого агрегату, необхідні навички та вміння розбиратися у схематичному матеріалі та кресленнях. Для переробки в саморобний плазморіз вже зварювального інвертора потрібно в електросхему апарату додати осцилятор.

Схема працює так:

• На різаку розташована кнопка пуску, натискаючи яку, на секцію управління підводиться напруга.
• Реле забезпечує подачу повітря для прочищення плазмотрону, за кілька секунд звільняючи камеру від конденсату.
• Осцилятор іонізує область між соплом та електродом, внаслідок чого загоряється дуга.
• До виробу направляють плазмотрон та запалюється робоча дуга.
• Реле геркона відключає сопло та підпал.

Складання плазмотрона своїми руками

Щоб сконструювати плазморіз із інвертора, знадобиться придбати всі супутні деталі та підготувати інструменти. Основними комплектуючими є:

• компресор;
• плазмотрон;
• електроди;
• сопло;
• завихрювач потоків;
• ізолятор;
• кнопка спуску;
• рукоятка з отворами для кабелів;
• кабель-шланг;
• дистанційна пружина для забезпечення однакового проміжку між соплом та металом.

Для початку до зварювального інвертора необхідно приєднати шланг, що є провідником повітря від компресора. Кабель маси та шланг-пакет монтуються з лицьового боку, і до шланг-пакету приєднується плазмотрон. Сопло пальника треба приєднати притискною гайкою. За плазморізом знаходиться електрод та ізоляційна втулка, що перешкоджає виникненню дуги на небажаній ділянці.

Завихрювач потоку направляє його до мети, а вся конструкція укладається в корпус із металу або фторопласту. Після збирання зварювального плазморізу потрібно перевірити агрегат на працездатність. При включеному стані інвертор подає високочастотний струм плазмотрон.

Застосовувані електроди

Електроди займають значне місце у складанні інверторного плазморізу. У плазмотрон потрібно підібрати спеціальний електрод із відповідного матеріалу. З цією метою застосовують деталі з наступних тугоплавких речовин:

• Берилій.
• Цирконій.
• Торій.
• Гафній.

Ці електроди відрізняються здатністю створення тугоплавкої плівки оксиду під час нагрівання, що захищає інструменти від пошкоджень та підвищує рівень запобігання. Якщо вибирати між цими матеріалами, то для зварювання в побутових умовах оптимально зупинитися на гафнієвих та цирконієвих електродах, тому що два інші елементи виробляють токсичні випари.

Про кабель-шланги та компресор

Важливою частиною зварювального плазморізу з інвертора є компресор, що дозволяє електродузі прогріватися до 8 тис. градусів і відповідає за процес різання. У функції компресора також входить продування плазмотрона та каналів агрегату, за рахунок чого видаляється сміття та конденсат. Стисне повітря, що проходить по пальнику, охолоджує працюючі вузли.

Для зварювального плазморізу підійде звичайний компресор, який використовується під час фарбування пульверизатором. До обладнання він приєднується за допомогою тонкого шлангу з відповідним роз'ємом. На вході необхідно прикріпити електроклапан, який відповідає за регулювання подачі повітря. На виході компресор повинен мати редуктор для отримання нормованого тиску на плазмотроні.

Шланг від компресора до пальника та кабель від інвертора прокладається в одному гофрованому шлангу, за рахунок чого кабель зможе охолоджуватися під час перегрівання, а також робити роботу зручніше. Мідний провід повинен мати переріз 5–6 мм 2 , а затискач на виході повинен гарантувати безпечний контакт із деталлю інвертора.

Плазморіз із зварювального інвертора, зроблений своїми руками – цілком досяжна мета. Досягнути її вийде швидше за допомогою технічних рекомендацій та запасу необхідних деталей та інструментів.

Апарат плазмового різання є досить затребуваним обладнанням, що дозволяє проводити різання будь-яких металів у багатьох галузях виробництва. Плазморізи використовуються не лише на підприємствах. Останнім часом вони почали з'являтись і в домашніх майстернях. Але, оскільки майже в кожній майстерні вже зварювальні апарати, то буде розумніше не купувати готовий плазморіз, а виготовити його з інвертора своїми руками.

Плазмовий різак у деяких випадках є незамінним інструментом для обробки металевих виробів, оскільки температура плазми, що виходить з пальника, досягає 25-30 тис. градусів.

• Завдяки таким характеристикам сфера застосування плазморізів досить велика:
• виготовлення різноманітних конструкцій з металу;
• прокладання трубопроводів; швидке різання будь-яких металів, у тому числі івисоколегованих жароміцних сталей
• , Що мають у складі титан, нікель та молібден, температура плавлення яких вище 3000°С;

фігурний розкрій тонколистових матеріалів (токопровідних) завдяки високій точності різання. Крім всього, плазморізи (в якості альтернативи лазерним різакам) застосовуютьсяу складі автоматичних ліній

на великих підприємствах для вирізання деталей різної конфігурації листових матеріалів.

Слід розрізняти такі поняття, як плазмове різання та плазмове зварювання. Остання доступна лише на дорогому, професійному устаткуванні, вартість якого починається від 100 тис. рублів.

Інвертор чи трансформатор

Існують різні способи, а також креслення та схеми, за якими можна зробити плазмовий різак. Наприклад, якщо його робити на основі трансформаторного зварювальника, то підійде схема плазморізу, надана нижче, на якій детально розписано, які деталі потрібні для виготовлення даного модуля.

Якщо у вас вже є інвертор, то щоб його переробити в плазмовий різак, знадобиться невелика доробка, а саме додати в електричну схему апарату осцилятор. Він підключається між інвертором та плазмотроном двома способами, як показано на наступному малюнку.

Осцилятор можна спаяти самостійно за наведеною нижче схемою.

• Якщо робити плазмовий різак самостійно, то вибирати трансформатор як джерело струму не рекомендується з кількох причин:
• трансформатор має велику вагу і незручний у транспортуванні.

Незважаючи на це, зварювальний трансформатор має позитивні якості, наприклад, нечутливість до перепадів напруги. Також ним можна різати метал великої товщини.

Але переваги апарату для плазмового різання на інверторіперед трансформаторним агрегатом в наявності:

• мала вага;
• високий показник ККД (вище 30%, ніж в трансформатора);
• мале споживання електрики;
• якісне різання завдяки більш стабільній дузі.

Тому краще зробити плазморіз із зварювального інвертора, ніж з трансформатора.

Типова конструкція плазморізу

Щоб зібрати апарат, завдяки якому буде можливе повітряно-плазмове різання металів, потрібно мати такі складові.

1. Джерело живлення.Потрібно для подачі електрод пальника електричного струму. Як джерело живлення може виступати або трансформатор (зварювальний), що видає змінний струм, або зварювальний агрегат інверторного типу, на виході якого спостерігається постійний струм. Виходячи з вищесказаного, краще використовувати інвертор, причому з функцією аргонного зварювання. У такому випадку він матиме роз'єм для підключення шлангопакета та місце для під'єднання газового шланга, що спростить переробку апарату.
   
   
2. Плазмотрон (різак).Є дуже важливою деталлю обладнання, що має складну конструкцію. У плазмотроні відбувається утворення струменя плазми під впливом електричного струму та спрямованого потоку повітря. Якщо ви наважилися зібрати плазморіз своїми руками, то цей елемент краще придбати в готовому вигляді на китайських сайтах.
   
   
3. . Потрібно для ефективного розпалювання дуги та її стабілізації. Як уже говорилося вище, паяється за нескладною схемою. Але якщо ви не сильні в радіоділі, то цей модуль можна купити в Китаї за 1400 руб.
   
4. Призначений для створення повітряного потоку, що надходить у пальник. Завдяки йому охолоджується плазмотрон, підвищується температура плазми та здувається розплавлений метал із місця різу на заготівлі. Для саморобки підійде будь-який компресор, до якого зазвичай підключають фарбопульти. Але щоб прибрати водяні пари з повітря, що нагнітається компресором, знадобиться встановлення фільтра-осушувача.
   
   
   
5. . Через нього в пальник надходить струм, що сприяє розпалюванню електричної дуги та іонізації газів. Також через цей шланг подається стиснене повітря в пальник. Кабель-шланг можна виготовити самостійно, розмістивши електричний кабель та кисневий шланг усередині, наприклад, водопровідного шланга відповідного діаметра. Але все ж таки краще купити готовий шлангопакет, який матиме всі елементи для приєднання до плазмотрона і до агрегату.
   
   
6. Кабель маси. Має на кінці затискач для прикріплення до металу, що обробляється.

Складання апарату

Після того, як всі необхідні елементи будуть підготовлені, можна приступати до збирання плазморізу:

• підключіть до інвертора шланг, через який здійснюватиметься подача повітря від компресора;
• приєднайте до лицьової сторони інвертора шлангопакет та кабель маси;
• до шлангопакету приєднайте пальник (плазмотрон).

Після збирання всіх елементів можна приступати до випробуванням обладнання. Для цього під'єднайте кабель маси до деталі або металевого столу, на якому вона розміщена. Увімкніть компресор і дочекайтеся, поки він накачає в ресивер потрібну кількість повітря. Після автоматичного вимкнення компресора увімкніть інвертор. Піднесіть пальник впритул до металу і натисніть кнопку пуску, щоб між електродом пальника та заготовкою виникла електрична дуга. Вона під впливом кисню перетвориться на потік плазми, і почнеться різання металу.

Для того щоб саморобний плазморіз із зварювального інвертора міг працювати ефективно та тривалий час, слід прислухатися до порад спеціалістів, що належать до експлуатації апарату.

1. Рекомендується мати певна кількість прокладок, які використовуються для підключення шлангів. Особливо їх наявність слід перевіряти, коли часто доводиться перевозити агрегат. У деяких випадках відсутність необхідної прокладки унеможливить використання апарату.
2. Оскільки сопло різака піддається впливу високих температур, воно з часом зношується і виходить з ладу. Тому слід заздалегідь потурбуватися про придбання запасних сопел.
3. Підбираючи комплектуючі для плазморізу, слід враховувати, якої потужності агрегат ви хочете отримати. Насамперед це стосується вибору відповідного інвертора.
4. При виборі електрода для пальника, якщо ви його виготовляєте самостійно, потрібно віддати перевагу такому матеріалу, як гафній. Цей матеріал у процесі нагрівання не виділяє шкідливих речовин. Але все ж таки настійно рекомендується використовувати готові різаки, виготовлені на заводі, в яких дотримуються всі параметри завихрення повітряного потоку.

Саморобний плазматрон не гарантує якісного різання та швидко виходить з ладу.

Що стосується правил безпеки, то роботу слід проводити у спеціальному одязі, що захищає від бризок розжареного металу. Також для захисту очей слід одягати зварювальні окуляри "хамелеони".

На відміну від , інвертор відрізняється компактністю, малою вагою та високим ККД, що пояснює його популярність у домашніх майстернях, невеликих гаражах та цехах.

Він дозволяє закривати більшість потреб у зварювальних роботах, але для якісного різання потрібен лазерний апарат або плазморіз.

Лазерне обладнання дуже дороге, плазморіз теж коштує недешево. невеликої товщини має чудові характеристики, недосяжні при використанні електрозварювання. При цьому силовий блок у плазморізу і багато в чому мають однакові характеристики.

Виникає бажання заощадити, і при невеликому доопрацюванні використовувати його і для плазмового різання. Виявилося, що це можливо, і можна зустріти багато способів переробки зварювальних апаратів, у тому числі інверторних, у плазморізи.

Апарат плазмового різання є той же зварювальний інвертор з осцилятором і плазмотроном, кабелем маси із затискачем і зовнішнім або внутрішнім компресором. Часто компресор використовується зовнішній і комплект поставки не входить.

Принцип роботи пальника

Якщо у власника зварювального інвертора є ще й компресор, можна отримати саморобний плазморез, придбавши плазмотрон і зробивши осцилятор. У результаті вийде універсальний зварювальний апарат.

Робота апарату плазмового зварювання та різання (плазмореза) заснована на використанні як ріжучий або зварювальний інструмент плазми, четвертого стану речовини.

Утворення плазми

Для її отримання потрібна висока температура та газ під високим тиском. Під час створення між анодом і катодом пальника електричної дуги у ній підтримується температура кілька тисяч градусів.

Якщо пропустити за таких умов через дугу струмінь газу, то він іонізується, розшириться в об'ємі кілька сотень разів і нагріється до температури в 20-30 тисяч °C, перетворюючись на плазму. Висока температура майже миттєво розплавляє будь-який метал.

Анод і катод у різаку плазморізу знаходяться на відстані кількох міліметрів один від одного. Осцилятор виробляє імпульсний струм великої величини та частоти, пропускає його між анодом та катодом, що призводить до виникнення електричної дуги.

Після цього через дугу пропускається газ, що іонізується. Так як все відбувається в замкненій камері з одним вихідним отвором, то плазма, що вийшла, з величезною швидкістю виривається назовні.

На виході пальника плазморіз вона досягає температури 30000 ° і плавить будь-який метал. Перед початком робіт до заготівлі за допомогою потужного затиску приєднується провід маси.

Коли плазма досягає заготівлі, електричний струм починає текти через кабель маси і плазма досягає максимальної потужності. Струм доходить до 200-250 А. Ланцюг анод - катод розривається за допомогою реле.

Різання

При пропаданні основної дуги плазморізу цей ланцюг знову включається, не даючи зникнути плазмі. Плазма відіграє роль електрода в електродуговому зварюванні, вона проводить струм, а завдяки своїм властивостям створює в області зіткнення з металом область з високою температурою.

Площа зіткнення струменя плазми і металу маленька, температура висока, нагрівання відбувається дуже швидко, тому практично немає напруги та деформації заготівлі.

Зріз виходить рівний, тонкий, що не вимагає подальшої обробки. Під натиском стисненого повітря, яке використовується як робоче тіло плазми, рідкий метал видується і виходить різ високої якості.

При використанні інертних газів за допомогою плазморізу можна проводити якісне зварювання без шкідливого впливу водню.

Плазмотрон своїми руками

При виготовленні плазморізу зі зварювального інвертора своїми руками найскладнішою частиною робіт є виробництво якісної різальної головки (плазмотрона).

Інструменти та матеріали

Якщо робити плазмовий різак своїми руками, то легше використовувати як робоче тіло повітря. Для виготовлення знадобляться:

Витратні матеріали плазморізу у вигляді сопел, електрода варто купити в магазині зварювального обладнання. Вони в процесі різання та зварювання вигоряють, тому має сенс купувати по кілька штук на кожен діаметр сопла.

Чим тонший метал для різання, тим меншим має бути отвір сопла пальника плазмореза. Чим товщі метал, тим більше отвір сопла. Найчастіше використовується сопло з діаметром 3 мм, воно перекриває великий діапазон товщин та видів металів.

Складання

Сопла пальника плазморізу прикріплюються притискною гайкою. Безпосередньо за ним розташовується електрод та ізолююча втулка, яка не дозволяє виникнути дузі у непотрібному місці пристрою.

Потім розташований завихрювач потоку, який спрямовує їх у потрібну точку. Вся конструкція поміщається у фторопластовий та металевий корпус. До виходу трубки на ручці пальника плазморіз приварюється патрубок для приєднання повітряного шланга.

Електроди та кабель

Для плазмотрона потрібен спеціальний електрод із тугоплавкого матеріалу. Зазвичай їх виготовляють із торію, берилію, гафнію та цирконію. Їх застосовують через утворення при нагріванні тугоплавких оксидів на поверхні електрода, що збільшує тривалість його роботи.

При використанні в домашніх умовах краще застосування електродів з гафнію і цирконію. При різанні металу вони не виробляють токсичних речовин на відміну від торію та берилію.

Кабель від інвертора та шланг від компресора до пальника плазморізу потрібно прокладати в одній гофрованій трубі або шлангу, що забезпечить охолодження кабелю у разі його нагрівання та зручність у роботі.

Перетин мідного дроту потрібно вибрати щонайменше 5-6 мм2. Затискач на кінці дроту повинен забезпечувати надійний контакт із металевою деталлю, інакше дуга з черговою не перекинеться на основну дугу.

На виході компресор повинен мати редуктор для отримання нормованого тиску на плазмотроні.

Варіанти прямої та непрямої дії

Конструкція пальника плазморізу досить складна, виконати в домашніх умовах навіть за наявності різних верстатів та інструментів складно без високої кваліфікації працівника. Тому виготовлення деталей плазмотрона потрібно доручити фахівцям, а ще краще придбати у магазині. Вище було описано пальник плазмотрона прямої дії, він може різати тільки метали.

Існують плазморізи з головками непрямої дії. Вони здатні різати і неметалеві матеріали. Вони роль анода виконує сопло, і електрична дуга перебуває усередині пальника плазмореза, назовні під тиском виходить лише плазмовий струмінь.

При простоті конструкції пристрій вимагає дуже точних налаштувань, у самодіяльному виготовленні практично не застосовується.

Доробка інвертора

Для використання інверторного джерела живлення для плазморізу його потрібно доопрацювати. До нього потрібно підключити осцилятор з блоком управління, який виконуватиме функцію пускача, що підпалює дугу.

Схем осциляторів зустрічається досить багато, але принцип дії один. При запуску осцилятора між анодом та катодом проходять високовольтні імпульси, що іонізують повітря між контактами. Це призводить до зниження опору та викликає виникнення електричної дуги.

Потім включається газовий електроклапан і під тиском повітря починає проходити між анодом та катодом через електричну дугу. Перетворюючись на плазму і досягаючи металевої заготовки, струмінь замикає ланцюг через нього та кабель маси.

Основний струм величиною приблизно 200 А починає текти по новому електричному ланцюзі. Це спрацьовує датчика струму, що призводить до відключення осцилятора. Функціональна схема осцилятора зображено малюнку.

Функціональна схема осцилятора

У разі відсутності досвіду роботи з електричними схемами, можна скористатися осцилятором заводського виробництва типу ВСД-02. Залежно від інструкції з підключення, вони приєднуються послідовно або паралельно до схеми живлення плазмотрону.

Перед виготовленням плазморізу необхідно визначити попередньо з якими металами, і якої товщини хочете працювати. Для роботи із чорним металом достатньо компресора.

Для різання кольорових металів буде потрібний азот, високолегованій сталі потрібен аргон. У зв'язку з цим, можливо, знадобиться візок для перевезення газових балонів та знижувальні редуктори.

Як будь-яке обладнання та інструмент, зварювальний апарат з плазмовою головкою вимагає певної вправності від користувача. Рух різака має бути рівномірним, швидкість залежить від товщини металу та його виду.

Повільний рух призводить до утворення широкого різання з нерівними краями. Швидке рух призведе до того, що метал прорізається не в усіх місцях. При належній вправності можна отримати якісний та рівний зріз.

Для різання листового металу використовуються різні механічні пристрої, а також електрозварювання або газовий різак. Але, крім цих методів, є ефективний спосіб різання металу – плазмовий різак. Установка заводського виробництва коштує досить дорого, але її можна замінити саморобним плазморізом із зварювального трансформатора.

Установка плазмового різання складається з наступних частин:

• плазмовий різак або плазмотрон, що створює потік плазми;
• зварювальний трансформатор, що живить плазмотрон;
• осцилятор або блок підпалу дуги, що подає високу напругу в момент початку різу для формування потоку плазми;
• компресор для створення потоку повітря через плазмотрон;
• кабелю, що з'єднують зварювальний апарат, плазмовий пальник і деталь, що розрізається;
• шланги, якими подається повітря або інший газ і, при необхідності, рідина, що охолоджує.

Плазмова головка зовні нагадує пальник для зварювального напівавтомата. До неї також підключаються кабелі та шланги, але з сопла замість дроту виходить потік плазми, розігрітої до 8000°С.

Принцип роботи пристрою

Установка плазмового різання являє собою свого роду гібрид електрозварювання та газового різака - метал плавиться електрикою, а розплав видувається потоком газу.

Основною частиною цього апарату є плазмотрон. Усередині нього знаходиться мідний електрод зі стрижнем із тугоплавкого металу – берилію, торію, цирконію або гафнію. На кінці головки знаходиться сопло, що формує потік плазми. Сопло відокремлено від електрода ізолятором. Різ проводиться зворотною полярністю - електрод є анодом, а сопло і метал катодом, що розрізається.

Працює установка таким чином:

• при включенні агрегату на електрод та сопло подається напруга від зварювального трансформатора;
• з допомогою осцилятора між цими елементами виникає допоміжна електрична дуга, обмежена додатковим опором;
• ця дуга розігріває газ, що подається в плазмотрон до 8000°С, що перетворює його на плазму і збільшує тиск усередині головки;
• потоком повітря чи іншого газу потік плазми видмухується із сопла;
• при виході з нього плазма стискається у вузький пучок, швидкість якого може сягати 1500м/с, а температура 30000°С;
• при зіткненні плазми і деталі, що розрізається, струм починає йти через масу трансформатора;
• струмове реле, встановлене послідовно з деталлю, відключає осцилятор та допоміжну дугу.

Товщина металу, що розрізається, залежить від сили струму зварювального трансформатора.

Інформація! При струмі понад 100А плазмотрон і підходящий до нього кабель потребують охолодження проточною водою або іншою охолоджувальною рідиною.

Переваги та недоліки плазмового різання

Різання металу плазмою має переваги перед іншими способами:

• можливість різання будь-яких металів та сплавів;
• висока швидкість обробки;
• чиста лінія розрізу без напливів та потік матеріалу;
• обробка проводиться без прогріву деталей, що розрізаються;
• не використовуються вогненебезпечні матеріали, такі як балони з киснем та природним газом.

Недоліками плазмового різання є:

• складність та висока ціна установки;
• для кожного оператора з плазмотроном необхідний окремий трансформатор та пульт управління;
• кут різання трохи більше 50°;
• великий шум під час роботи.

Для чого потрібний трансформатор

Джерелом живлення плазмової дуги служить трансформатор із випрямлячем. Від його потужності залежить сила струму і швидкість різання металу, а від вихідної напруги товщина матеріалу, що розрізається.

Підключити установку плазмового різання можна не тільки до спеціального трансформатора, але і до зварювального апарату, що має необхідні характеристики.

Обійтися без такого пристрою не можна з кількох причин:

• Трансформатор за принципом своєї роботи обмежує струм у вторинній обмотці. При живленні плазмотрона прямо від мережі апарат працюватиме в режимі КЗ, тому струм різу та споживана потужність перевищать будь-які допустимі величини.
• Зварювальний апарат під час роботи виконує роль розділового трансформатора. При підключенні плазмотрона без нього пальник і деталь виявляться під напругою, що є небезпечним для життя людей.

Схема

Як будь-яка електроустановка, агрегат плазмового різання збирається згідно з електросхемами.

Принципова

На цій схемі вказані всі елементи установки незалежно від розташування. Основною метою цього креслення є показати зв'язки між деталями та спростити розуміння роботи установки.

На важливій схемі апарату зображені такі елементи:

• живильний трансформатор з випрямлячем;
• осцилятор;
• струмове реле;
• резистор, що обмежує струм допоміжної дуги;
• контактор, що вимикає цю дугу;
• пускач, що включає апарат;
• кнопка увімкнення різу;
• компресор з апаратурою керування.

Інформація! Силові ланцюги можуть зображуватись товстими лініями.

Управління

У схемі управління показані всі кнопки та регулятори, що знаходяться на пульту або безпосередньо на плазмотроні:

• кнопки включення компресора;
• регулятор тиску повітря;
• за наявності охолоджуючої рідини кнопки та регулятори її потоком;
• амперметр;
• вольтметр;
• датчики протоки води та повітря;
• кнопка керування різом (може бути на рукоятці плазмотрона).

Інформація! Всі ці елементи зображені на принциповій схемі.

Підключення

На схемі підключення вказані кабелі та шланги, що з'єднують всі елементи між собою. На ній вказується перетин та довжина проводів, а також місце підключення.

Як виготовити плазмовий різак

Робочим інструментом установки плазмового різання є різак, або плазмотрон. Він створює потік повітря, перетворений на плазму, розігріту до 30000°С, яка розрізає метал.

Виготовити його можна самостійно. Бажано як зразок використовувати готову конструкцію. Складається плазмотрон з кількох основних елементів:

• Центральний тримач із змінним електродом. При струмі різу до 100А і товщині металу до 50 мм тримач виготовляється з мідного дроту, у потужніших апаратах усередині є канали для водяного охолодження. Для підпалу дуги відстань між електродом і соплом має бути 2 мм, тому регулювання плазмотрона центральний стрижень робиться рухомим.
• Ізолятор між центральним електродом та зовнішнім корпусом. Частина ізолятора, ближня до сопла, зношується та виготовляється змінною із фторопласту.
• Зовнішній корпус із змінним соплом. Плазма утворюється в камері між електродом та соплом. При виготовленні пристрою з водяним охолодженням усередині стінок знаходяться канали для рідини, що охолоджує.
• Змінні насадки, кабелю – силовий та для допоміжної дуги, шланги.

Інформація! У пристроях з водяним охолодженням силовий кабель без ізоляції знаходиться всередині шланга, що подає воду до пальника.

Один із способів виготовити такий пристрій – це зробити його із пальника для аргонно-дугового зварювання. У ній є більшість необхідних елементів:

• вольфрамовий електрод Ø4мм із можливістю регулювання положення;
• клема та кабель для подачі до нього струму для зварювання;
• напрямні канали та шланг для підведення газу до сопла.

Для доопрацювання необхідно:

• зняти тонкостінне латунне сопло;
• накрутити замість нього ізолюючу прокладку з фторопласту циліндричної форми з різьбленням зовні та всередині циліндра;
• зверху на прокладку накрутити латунний корпус із кріпленням для мідного сопла;
• до корпусу припаяти чи притиснути хомутом кабель для допоміжної дуги;
• в рукоятці встановити мікровимикач, що включає режим різання.

Змінні насадки

Змінними елементами, які зношуються під час роботи, є електроди та сопла:

• Електрод виготовляється з міді із вставкою із тугоплавкого металу – берилію, торію, цирконію та гафнію. Вставка знаходиться в центрі, навпроти отвору сопла. Допоміжна короткочасна дуга з'являється між краєм електрода і соплом, робоча постійна між вставкою і деталлю, тому вставка, є елементом, що зношується, і замінюється разом з електродом.
• Сопло формує плазмовий струмінь, утворений електродом. Оптимальний розмір сопла 30мм, у центрі знаходиться отвір Ø2мм. Під час роботи плазма, що проходить через нього, збільшує діаметр каналу, що робить потік газу ширшим, а різ менш акуратним. Тому сопло, як і електрод, слід періодично змінювати.

Вибір газу

Незважаючи на те, що будь-який метал можна розрізати потоком повітря, що створює компресор, для кожного з металів є оптимальний склад газу:

• мідь, латунь та титану – азот;
• алюміній – суміш азоту з воднем;
• високолегована сталь - Аргон.

Як виготовити зварювальний трансформатор

Джерелом живлення плазми є зварювальний трансформатор. Як і деякі інші елементи, його можна виготовити самостійно.

Необхідні параметри

Трансформатор для плазмового різання відрізняється від звичайного зварювальника напругою холостого ходу і становить 220-250В. Це необхідно для створення і підтримки дуги між електродом і деталлю, що розрізається. Потужність і струм вторинної обмотки залежить від передбачуваної товщини металу:

• 20А, 2,5 кВт – 6 мм;
• 50А, 6кВт - 12 мм;
• 80А, 10кВт - 18-25 мм.

Джерело живлення необхідне з "м'якою" характеристикою, напруга при роботі становить 70В. Для роботи допоміжної дуги достатньо струм 5А. Він обмежується опором 30-50Ом, виготовленим із товстого ніхромового дроту.

Інформація! Використовувати звичайний або інверторний зварювальник не вдасться. У цих апаратів недостатня напруга ХХ.

Як розрахувати

Розрахунок живильного трансформатора зводиться до визначення необхідних перерізів магнітопроводу, первинної та вторинної обмотки та числа витків.

Для апарату, призначеного для розрізання металу до 12 мм при струмі 50А, напрузі холостого ходу 200В та напрузі мережі 220В ці параметри складають:

• перетин магнітопроводу – 107 мм²
• первинна обмотка – 225 витків мідним дротом Ø4,7 мм;
• вторинна обмотка – 205 витків мідним дротом Ø5,04 мм².

Виготовлення трансформатора

У зв'язку з тим, що трансформатор повинен мати "м'яку" характеристику, котушки розташовуються окремо один від одного. При використанні О-подібного осердя вони знаходяться на різних стрижнях, на Ш-подібному магнітопроводі обмотки розташовуються вздовж середньої частини.

Намотування котушок проводиться за розрахунковими параметрами на каркасах їхнього електротехнічного картону. Готові обмотки обмотуються склострічкою або кіперною стрічкою та покриваються фарбою.

Після намотування обмоток і складання магнітопроводу на трансформатор кріпиться і підключається діодний міст із 4 діодів з радіаторами, зібраний на текстолітовому майданчику. Зібраний трансформатор поміщається в корпус, а виведення обмоток та діодного мосту підключаються до клем на передній панелі. Підключення виконується згідно з принциповою схемою, враховуючи наявність амперметрів, вольтметрів, пускачів та інших деталей.

Осцилятор, підключений послідовно зі зварювальником, має високу вихідну напругу високої частоти. Тому діоди у випрямлячі необхідно використовувати високочастотні або встановити окремий діодний міст спеціально для допоміжної дуги.

Інші комплектуючі

Крім плазмотрона та трансформатора в агрегаті плазмового різання є й інші елементи.

Компресор

Найпоширеніший робочий газ – це стиснене повітря. Його можна використовувати при різанні багатьох металів і сплавів. Джерелом стисненого повітря є компресор. Його можна використовувати будь-якій конструкції, мінімальна продуктивність залежить від товщини металу:

• 16 мм – 140л/хв;
• 20 мм – 170л/хв
• 30 мм – 190л/хв.

Для стабільнішої роботи необхідний ресивер ємністю від 50 літрів, тиск створюваний компресором має бути більше 4,5 Бар.

Кабелі та шланги

Для роботи плазморізу з повітряним охолодженням кабель-шланговий пакет складається з наступних елементів:

• Силовий кабель. Його переріз залежить від номінальної потужності пристрою. При струмі 50А, достатнім для різання металу товщиною 10 мм і дроті вінілової ізоляції воно становить 6мм². При використанні кабелю в жароміцній ізоляції переріз відповідно зменшується. Цих кабелів необхідно 2 – один кабель-шланговом пакеті для електрода і другий маси.
• Провід для допоміжної дуги. Перетин досить 1,5 мм. За допустимим нагріванням кабель допускається тонший, але має недостатню механічну міцність.
• Шланг для повітря. Внутрішній діаметр 10мм.
• Провід для підключення мікровимикача.

Осцилятор

Це прилад, який збільшує напругу ХХ зварювального трансформатора до величини, що забезпечує появу електричної дуги без попереднього контакту електрода та маси.

Осцилятори, що використовуються в агрегатах плазмового різання, послідовно підключаються з трансформатором і додають до постійної напруги 220В змінну, частотою до 250кГц і напругою до 6кВ.

Сам собою цей прилад не видає струм, небезпечний для здоров'я людей і, тим більше, не здатний створити дугу для зварювання або різання металу. Основне призначення цього пристрою у створенні іскри між електродами. Ця іскра є провідником і прокладає шлях для зварювального випрямляча.

Порада! Замість осцилятора допускається використання електронного запалення автомобіля.

Остаточне складання

Складання саморобного агрегату плазмового різання полягає у з'єднанні всіх елементів кабелями та шлангами:

• кабелю для електрода, маси та допоміжної дуги підключаються до відповідних клем на зварювальному трансформаторі;
• повітряний шланг приєднується до ресивера компресора;
• дроти, що йдуть до вимикача на рукоятці, підключаються до схеми управління.

Перевірка

Для перевірки зібраного пристрою необхідно зробити пробний різ металу:

• подати харчування на трансформатор;
• через 10 хвилин відключити та перевірити обмотки на нагрівання;
• якщо вони холодні, знову подати харчування;
• увімкнути компресор;
• після заповнення ресивера відкрити повітряний кран та направити потік повітря через плазмотрон;
• натисканням кнопки мікровимикача запалити допоміжну дугу;
• за її наявності зробити пробний різ металу.

Після завершення випробувань відключити апарат від мережі та знову перевірити всі елементи на нагрівання.

Правила техніки безпеки під час роботи плазморізом

Процес плазмового різання при недотриманні правил роботи є небезпечним для здоров'я та життя людей. Основними шкідливими факторами є:

• Бризки розплавленого металу. Під час різання потік плазми розплавляє метал і видмухує його з деталі, що розрізається. Попадання розплавлених крапель на горючі речовини призводить до їх займання, а потрапляння на шкіру викликає сильні опіки, аж до IV ступеня (обугливання). Для захисту необхідно спрямовувати потік плазми у бік від людей та горючих матеріалів.
• Шкідливі гази та пил. Під час різання метал не тільки розплавляється, а й горить. Дим, що утворюється при цьому, шкідливий для здоров'я. Крім того, горять забруднення на поверхні деталей. Тому робоче місце необхідно обладнати витяжною вентиляцією та працювати у респіраторі.
• Яскраве світло. Під час роботи електрозварювання та різання плазмою, утвореною електричною дугою, крім видимого світла з'являється ультрафіолет. Цей вид випромінювання призводить до опіків сітківки очей. Для захисту робоче місце обгороджується переносними щитами, а різьбяр має користуватися захисним щитком.
• Температура. Після закінчення краю деталі деякий час залишаються нагрітими до високої температури і дотик до них може призвести до опіків. Для того, щоб уникнути подібних травм до розрізаних деталей, можна торкатися тільки в захисних рукавицях або через деякий час, достатній для охолодження кромок.

Середня вартість трансформаторного плазморізу, зібраного своїми руками

Вартість саморобного плазморізу залежить від ціни комплектуючих. В ідеалі такий апарат збирається з різного старого мотлоху та запчастин, що є в майстерні.

У будь-якому випадку слід орієнтуватися на ціну магазинного плазморізу, яка залежить від товщини металу, що розрізається, наявності додаткових аксесуарів, фірми виробника та інших факторів.

Середня вартість подібних пристроїв залежить від товщини металу, що розрізається:

• до 30 мм - 150-300 тис. руб.;
• 25 мм - 81-220 тис. руб.;
• 17 мм - 45-270 тис. руб.;
• 12 мм - 32-230 тис. руб.;
• 10 мм - 25-20 тис. руб.;
• 6 мм - 15-20 тис. руб.

Порада! У різних виробників різна ціна на комплектуючі, тому один із способів заощадити - це придбати всі деталі окремо і зібрати апарат самостійно з готових елементів.

Параметри плазмового різання різних металів

Незважаючи на те, що всі матеріали можна різати в одному режимі, для покращення якості обробки різні метали та сплави вимагають різних режимів різу, газу та налаштування обладнання:

• Вуглецева сталь - повітря, азот, кисень. Діаметр сопла 3 мм, швидкість різання 0,3-5,5 мм/хв.
• Нержавіюча сталь – повітря, азот, воднево-аргона суміш. Діаметр сопла 3 мм, швидкість різання 0,3-5,5 мм/хв.
• Алюміній – азот, воднево-аргонова суміш. Діаметр сопла 2-3 мм, швидкість різання 0,1-1,6 мм/хв.
• Мідь та сплави – повітря понад 40 мм, азот – 5-15 мм. Діаметр сопла 3-3,5 мм, швидкість різання 0,4-3 мм/хв.

Інформація! Швидкість різання залежить від струму установки та товщини деталі. При цьому важливо, щоб кінець дуги не відставав від її початку.

Плазмове різання металу - це сучасний спосіб обробки. Наявність такого апарату, зробленого із зварювального трансформатора, у майстерні розширює можливості майстра.