Плазменный резак

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.

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.

Использование неправильных настроек параметров плазменной резки и расходных материалов

Выбор расходников при плазменной резке зависит от вида разрезаемого металла (сталь, медь, латунь, нержавейка и т.д.), от его толщины, выставленного тока дуги на аппарате плазменной резки, плазмообразующего и защитного газов и т.д. Справочное руководство оператора машины плазменной резки описывает, какие расходные материалы использовать в случае разных режимов процесса резки. Указанные в инструкции оператора режимы, рекомендации относительно настроек плазменной резки следует соблюдать. Использование расходных материалов (сопел, электродов) несоответствующих текущему режиму плазменной резки обычно приводит к ускоренному выходу расходников из строя и к значительному ухудшению качества пламенного реза

Очень важно выполнять плазменную резку металла именно с тем током дуги, на который рассчитаны используемые расходные материалы. Например, не стоит резать металл плазмой на 100 амперах, если в плазменном резаке стоит сопло на 40 ампер, и т.д

Самое высокое качество реза достигается, когда ток на аппарате плазменной резки выставлен на 95% от номинального тока резки, на который рассчитано сопло. Если установлен режим плазменной резки с заниженным током дуги, то рез будет зашлакованный, и на обратной стороне вырезаемых деталей будет значительное количество грата, пламенный рез будет неудовлетворительного качества. Если установленный на установке плазменной резки ток слишком высок, то срок службы сопла значительно сокращается.

Принцип работы

Обычная дуга может превратиться в плазменную, благодаря двум процедурам. Сжатию, а также процессу принудительного вдувания плазмообразующего газа в дугу. В качестве этого газа используют аргон в чистом виде, или с добавкой гелия, водорода. Аргон необходимо использовать также как защитный газ. Электроды применяются вольфрамовые.

Дуга располагается в плазмотроне, его стенки активно охлаждаются водой, за счет этого и происходит ее сжатие. В результате чего, снижается поперечное сжатие дуги и как результат – рост мощности. В тоже время со сжатием вдувается плазмообразующий газ в область дуги. За счет нагрева дугой он ионизируется и увеличивается в объеме в сто раз. В плазмообразующем газе содержится кинетическая энергия, она дополняет тепловую, которая образуется в дуге. За счет этого, плазменная дуга и отличается высокой мощностью. Есть несколько отличий плазменной дуги от обычной:

высокая температура;
цилиндрическая форма;
меньший диаметр;
давление на металл больше;
способность поддерживания дуги на малых токах (0,2–30А).

Где применяются плазморезы?

Плазменная резка и сварка являются незаменимыми способом обработки металла, когда дело касается работы с высоколегированными сталями. Поскольку такие материалы применяются в огромном числе отраслей промышленности, то применение плазморезов получает все большее развитие.

Наибольшее распространение плазменная сварка получила в изготовлении различных металлоконструкций. Плазменная резка металла также широко применяется в тяжелом машиностроении и при прокладке трубопроводов.

Прокладка трубопроводов

На крупных машиностроительных заводах получили распространение автоматизированные линии плазморезов.

Плазморезом следует производить резку абсолютно любых материалов по своему происхождению: как токопроводящих, так и диэлектрических.

Технология плазменной резки дает возможность резки стальных листовых деталей, особенно сложных конфигураций. Сверхвысокая температура пламени горелки позволяет резать жаропрочные сплавы, в состав которых входит никель, молибден и титан. Температура плавления этих металлов превышает 3 тыс. градусов Цельсия.

Плазморез является дорогостоящим профессиональным инструментом, поэтому практически не встречается в личном подсобном хозяйстве. Для единичных работ, в независимости от их сложности, мастера могут обойтись доступными инструментами для резки металла, например, электрической болгаркой.

Устройство болгарки

Там же, где стоят задачи резки высоколегированных сплавов в промышленных масштабах, аппараты плазменной резки являются незаменимыми помощниками. Высокая точность реза, работа с любым материалом – достоинства плазморезов.

Ручная плазменная резка применяется в отраслях, где требуется изготавливать листовые детали сложных геометрических контуров. Примерами таких отраслей является ювелирная промышленность и приборостроение.

Плазморезы являются безальтернативным инструментом получения деталей сложного контура, особенно из тонколистовой стали. Там, где листовая штамповка не справляется с задачей получения изделий из очень тонкого листового проката, на помощь технологам приходит плазменная резка.

Не обходится без плазморезов и проведение сложных монтажных работ по установке металлоконструкций. При этом отпадает необходимость использовать кислородный и ацетиленовый баллоны, это повышает безопасность процесса резания металла. Этот технологический фактор облегчает проведение работ по резке металла на высоте.

Резка металла в высоте облегчает множество процессов

Оборудование для плазменной резки металла

производственного;
домашнего назначения.

Особенностью аппаратов, представляющих первую группу, являются большие размеры и значительный вес. В их конструкции предусмотрено ЧПУ (числовое программное управление). Это приспособление упрощает изготовление деталей различных форм.

Работа с таким оборудованием заключается в разработке макета с использованием специального программного обеспечения. Именно на него впоследствии придется ориентироваться во время выполнения работы. После этого созданный в требуемом формате файл поступает на машину, а там уже выполняется его отрезание. Стоит заметить, что подобное оборудование недешево: цена на эти агрегаты может достигать десятков тысяч долларов.

вид компактного блока

Также дуга позволяет разделять железные листы и обеспечивать высокое качество краев. Учитывая, что для разрезания заготовки используется необычный инструмент в виде ножовки или диска, владельцу не придется тратить время и силы на дополнительную шлифовку деталей. Оборудование для домашнего использования привлекательно тем, что его можно перевозить в любое место, а также хранить и использовать на протяжении длительного времени.

резкой заготовок из черных металлов и их сплавов

Преимущества резки плазмой

Плазменная резка имеет свои плюсы перед лазерной резкой:

плазморезкой можно обработать любой металл: цветной, черный, тугоплавкий;
скорость разрезания проходит быстрее, чем работа газовой резкой;
плазморезкой доступна художественная работа — заготовки можно делать любой геометрической формы, доступна фигурная резка повышенной сложности, художественная резка металла плазмой и деталей;
независимо от того, какова толщина разрезаемого металла, можно разрезать заготовку быстро, точно;
плазморезкой можно разрезать не только металл, но и материалы, не содержащие в своем составе железа;
разрезание материалов с помощью плазмы проходит гораздо эффективнее, быстрее, чем обычная резка механическим способом;
в сравнении с лазерной резкой, плазморезка способна обрабатывать листы материала большой ширины, под углом. Изделия получаются с наименьшим количеством дефектов, загрязнений;
при работе в воздух выбрасывается минимальное количество загрязняющих веществ;
перед тем, как разрезать металл, его не нужно прогревать, таким образом сокращается время прожига;
безопасность во время плазменной резки на высоком уровне, так как нет необходимости использовать газовые баллоны, которые очень взрывоопасны.

Наряду с преимуществами плазморезка имеет некоторые недостатки:

высокая стоимость плазмотрона;
толщина металла, который можно разрезать плазмотроном, не должна быть более 10 см;
во время работы агрегат издает большой шум, так как газ подается на высокой скорости, близкой к скорости звука;
плазмотрон необходимо правильно обслуживать;
к плазмотрону нельзя прикрепить резаки, чтобы металл обрабатывать вручную.

Мы меняем стратегию

Наши давние клиенты и партнёры знают, что мы имеем возможность официально предоставлять оригинальную продукцию от самих производителей наиболее популярных систем, однако, их политика постоянно меняется, отчего мы потеряли интерес взаимодействовать на такой основе.

За 10 лет мы пришли к тому, что можем выпускать продукцию под собственным брендом «Мобильная резка». Наша компания растёт, и уже сейчас имеет статус «честного поставщика», чему мы благодарны именно вам, за выбор и доверие в столь долгом сотрудничестве.

Отныне мы и сейчас надеемся, что весь будущий путь становления нас независимым поставщиком вы пройдёте вместе с нами, распространяя данную информацию деловым партнёрам.

Мобильная резка – это, прежде всего, опыт и профессионализм. За компанией закрепилась репутация честного и надёжного поставщика, нас рекомендуют друзьям и деловым партнёрам

Наша основная цель заключается в демонстрации достоинств аналогов расходных материалов, которые в полной мере могут быть реализованы как самостоятельная единица без наценки от конкретного лэйба.

Нам очень важно, чтобы клиент самостоятельно сделал свой выбор, а мы, в свою очередь, смогли определить его потребности и предоставить свои наилучшие предложения. Мы никому ничего не навязываем, а лишь хотим, чтобы у каждого была возможность выбирать производителя

Что мы делаем?

Помогаем функционировать промышленному бизнесу, так как берём производственные задачи на себя. Поставляем оборудование, расходные материалы, запасные части, комплектующие и различные аксессуары для термической резки металла.

Наш подход

Наш ассортимент насчитывает более 5 тыс. наименований. Можем найти любую деталь для нужной Вам системы, как оригинал, так и аналог для сравнения. Все части полностью совместимы и идентичные друг другу. Для того, чтобы помочь клиенту определиться, мы всегда предоставляем тестовые образцы.

Чего мы достигли в России и СНГ?

Помимо хороших партнёрских отношений с промышленными предприятиями и заводами, мы также участвуем в выставках в разных регионах для совершенствования своих знаний и укрепления своей позиции на современном рынке.

Наше основное преимущество

Контракты от производителей по всей Европе, и своевременное обновление склада. Все наши позиции в наличии, и мы производим поставку в любую точку СНГ в сжатые сроки. На всю нашу продукцию распространяется 12-месячная гарантия, а со всеми нашими клиентами мы сотрудничаем на постоянной основе.

Как выбрать плазмотрон?

Чтобы производить резку металла плазморезкой своими руками, важно купить оборудование. Перед тем как совершить покупку, рекомендовано учесть свойства и параметры прибора

Они будут оказывать большое влияние на функции плазмотрона. Цена также будет отличаться

Перед тем как совершить покупку, рекомендовано учесть свойства и параметры прибора. Они будут оказывать большое влияние на функции плазмотрона. Цена также будет отличаться.

Резка с помощью плазмы может производиться двумя видами плазморезки:

Инвенторная — имеет компактные размеры, для ее работы необходимо малое количество энергии, аппарат легкий с привлекательным дизайном. В то же время у него непродолжительное включение, перепады напряжения негативно скажутся на аппарате;
Трансформаторная — высокая длительность включения, если напряжение будет скакать, плазморезка не выходит из строя. Размер, вес агрегата достаточно большие, энергии такая плазморезка также потребляет много.

При выборе плазмотрона для резки своими руками, рекомендуется обратить внимание на параметры. Такая плазморезка сможет максимально удовлетворить потребности мастера и выполнить работу

Такая плазморезка сможет максимально удовлетворить потребности мастера и выполнить работу.

Мощность

В зависимости от того, каковы характеристики изделия, которое необходимо разрезать, выбирается мощность. Будет отличаться и размер сопла, тип газа.

Так, при мощности 60-90А плазморезка сможет справиться с металлом толщиной 30 мм.

Если необходимо разрезать большую толщину, то рекомендуется купить плазморезку с мощностью 90-170А.

Выбирая агрегат, учтите силу тока, напряжение, которое он сможет выдержать.

Время, скорость разрезания материала

Этот показатель меряют в см, которые аппарат сможет разрезать за 1 минуту. Одни плазморезки смогут разрезать металл за 1 минуту, а другие за 5.

При этом толщина материала будет одинаковая.

Если важно сократить время на резку, то стоит учесть скорость разрезания. Аппараты отличаются временем работы — длительность разрезания металла, не перегреваясь

Если указано, что длительность работы составляет 70 процентов, то это значит, что плазморезка будет работать 7 минут, после чего 3 минуты она должна остывать.

Если необходимо сделать длинные разрезы, то рекомендуется выбирать агрегаты с высокой продолжительностью работы.

Горелка плазморезки

Стоит оценить материал, который придется разрезать. Горелка плазморезки должна обладать мощностью, чтобы качественно его разрезать.

При этом стоит учесть, что условия работы могут быть сложными, резка — интенсивной.

На рукоятки таких плазморезок можно закрепить дополнительные элементы, поддерживающие наконечник сопла на определенном расстоянии. Это во много раз облегчает работу.

Если плазморезкой будет проводиться разрезание тонкого металла, то можно выбрать агрегат, в горелку которого поступает воздух.

Если планируется плазменная резка толстого металла, нужно предпочесть плазмотрон, в горелку которого будет подаваться азот.

Внешние характеристики

При плазморезке своими руками чаще всего выбирают переносные плазморезки, которые отличаются компактными размерами.

Ими не сложно управлять, не имея достаточного опыта, доступна фигурная резка.

Видео:

Стационарные агрегаты имеют большой вес, предназначены для разрезания более толстых материалов, их цена соответственно будет больше.

Принцип действия плазмореза

Резка металлических сплавов и других материалов с использованием плазмы выполняется на специальной установке, которая называется плазморез.

Надо напомнить, что плазма – это одна из форм существования материи. В окружающей человека среде материальные объекты представляются в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Плазма – это четвертое состояние, которое характеризуется высокой температурой.

Установка для плазменной резки создает поток ионизированного воздуха высокой температуры, который и разрезает заготовку.

Рабочая температура этого потока достигает величин от 5000 до 30000 градусов.

Установка состоит из следующих элементов:

источник питания;
компрессор;
плазматрон.

Источником питания служит либо трансформатор, либо инвертор. Используя трансформатор, можно резать заготовки большой толщины.

Он без потерь переносит перепады напряжения электрической сети. При этом у него большой вес, низкий КПД и высокая цена.

Инвертор дешевле, экономичнее и значительно легче. У инверторного устройства более высокий КПД по сравнению с трансформатором.

Компактная конструкция позволяет использовать инверторные установки в комплексах с ЧПУ, неудобных и труднодоступных местах.

Компрессором в плазморез подается воздух или определенный газ.

Воздух подается под высоким давлением, которое обеспечивает вихревую форму струи.

Плазматрон является основным элементом плазмореза и представляет собой резак, который состоит из следующих элементов:

колпачок;
охладитель;
сопло;
электрод.

При подаче напряжения и поджиге дуги возникает поток воздуха, который имеет высокую степень ионизации.

Присутствие ионов превращает воздух из изолятора в проводник электрического тока. При этом формируется электрическая дуга.

Под действием дуги локально разогревается заготовка, металл плавится и образуется рез.

Разновидности плазменной резки

Существует несколько видов ручной плазменной резки:

Использование потока защитного газа. Он защищает место реза от воздействия факторов окружающей среды. Благодаря этому получается более качественный рез.
Плазморезка с применением воды. Жидкость охлаждает обрабатываемую поверхность и сам плазмотрон. Дополнительно к этому вода защищает место реза от воздействия факторов окружающей среды при разогреве. Вода не позволяет расплавленному металлу испускать вредные испарения.
Простая. Классический способ использования плазмотрона. Для резки применяется электрический ток и поток воздуха. Не подходит для разрезания толстых металлических листов, легированных видов стали.

При разрезании заготовок может применяться дуга, которая образуется между двумя электродами.

Ручная плазменная резка

Источник тока

Сборку изделия необходимо начинать с поиска подходящего источника тока. В промышленных моделях используются мощные трансформаторы, позволяющие получать большую силу тока и способных резать толщину свыше 80 мм. Но в домашних условиях работать с такими величинами не приходится, да и такой трансформатор будет сильно гудеть.

В качестве источника тока можно взять обычный инвертор, который стоит в четыре раза дешевле самого простого аппарата плазменной резки. Он будет превосходить работу трансформатора, выдавая устойчивое напряжение с высокой частотой. Благодаря этому будет обеспечиваться стабильность горения дуги и требуемое качество реза. Инвертор будет удобен и ввиду малых размеров, на случай выездной работы с плазморезом. Легкий вес позволит проще транспортировать аппарат на нужное место.

Плазморез из инвертора, в готовом виде, должен соответствовать ряду ключевых требований:

питаться от сети 220V;
работать при мощности 4 кВт;
иметь диапазон регулировки силы тока от 20 до 40 А;
холостой ход 220V;
номинальный режим работы 60% (при цикле около 10 минут).

Чтобы добиться этих параметров, изделие необходимо снабдить дополнительным оборудованием, строго по схеме.

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.

Схема

Как любая электроустановка, агрегат плазменной резки собирается согласно электросхемам.

Принципиальная

На этой схеме указаны все элементы установки независимо от их расположения. Основной целью этого чертежа является показать связи между деталями и упростить понимание работы установки.

На принципиальной схеме аппарата изображены следующие элементы:

питающий трансформатор с выпрямителем;
осциллятор;
токовое реле;
резистор, ограничивающий ток вспомогательной дуги;
контактор, отключающий эту дугу;
пускатель, включающий аппарат;
кнопка включения реза;
компрессор с аппаратурой управления.

Управления

В схеме управления показаны все кнопки и регуляторы, которые находятся на пульту или непосредственно на плазмотроне:

кнопки включения компрессора;
регулятор давления воздуха;
при наличии охлаждающей жидкости кнопки и регуляторы ее потоком;
амперметр;
вольтметр;
датчики протока воды и воздуха;
кнопка управления резом (может находиться на рукоятке плазмотрона).

Информация! Все эти элементы изображены так же на принципиальной схеме.

Подключения

На схеме подключения указаны кабеля и шланги, соединяющие все элементы между собой. На ней указывается сечение и длина проводов, а также место подключения.

Плазменная резка металла – плюсы и минусы

Резка при помощи плазмы имеет конкурентов в виде трех аналогичных вариантов обработки заготовок: лазерного, гидроабразивного и газокислородного метода. Все они характеризуются определенными положительными и отрицательными аспектами применения.

Достоинства плазменно-дугового метода

Преимущества резки плазмой:

Способ – универсален, с его помощью можно обрабатывать любой металл, правильно подобрав режим.
При обработке не перегревается сам металл (перегрев пагубно сказывается на его характеристиках, а также увеличивает продолжительность процесса).
Ширина реза небольшая, его качество позволяет в ряде случаев не прибегать к дальнейшей обработке шва.
Не загрязняется окружающая среда.
Метод отличает хорошая производительность: с его помощью можно разрезать металл толщиной до 6 см.
Отсутствие необходимости в применении газовых баллонов позволяет обеспечить безопасность рабочего процесса.

Недостатки, которыми обладает плазменный способ

Наряду с многочисленными преимуществами использования плазменной резки металла, присутствуют и некоторые отрицательные моменты:

Здоровью человека может быть нанесен вред из-за высокого уровня шума при работе, применение азота может привести к отравлению.
Плазменный агрегат имеет достаточно сложную конструкцию и высокую стоимость.
Расходные материалы, к которым относятся сопло и электроды, тоже стоят недешево.

Научившись работать с плазмотроном, можно выполнять как несложные работы по разрезанию листовых и трубных материалов, так и фигурную резку, нарезание отверстий.