Как сами да направите плазмен нож от инвертор. Направи си сам плазмен нож от инвертор: чертежи, инструкции за производство Направи си сам схема за плазмено заваряване

Принципът на работа на повечето плазмотрони с мощност от няколко kW до няколко мегавата е практически същият. Електрическа дъга гори между катод от огнеупорен материал и интензивно охлаждан анод.

През тази дъга се продухва работна течност (WM) - плазмообразуващ газ, който може да бъде въздух, водна пара или нещо друго. Настъпва йонизация на RT и в резултат на това получаваме четвъртото агрегатно състояние на материята, наречено плазма.

В мощните устройства по дължината на дюзата се поставя електрическа магнитна намотка, която служи за стабилизиране на плазмения поток по оста и намаляване на износването на анода.

Тази статия описва втория дизайн, т.к Първият опит за получаване на стабилна плазма не беше особено успешен. След като проучихме устройството Alplaza, стигнахме до извода, че вероятно не си струва да го повтаряме един по един. Ако някой се интересува, всичко е много добре описано в инструкциите към него.

Първият ни модел нямаше активно анодно охлаждане. Работният флуид беше водна пара от специално конструиран електрически парогенератор - затворен котел с две титанови пластини, потопени във вода и свързани към мрежа 220V.

Катодът на плазмотрона беше волфрамов електрод с диаметър 2 mm, който бързо изгоря. Диаметърът на отвора на анодната дюза беше 1,2 mm и той постоянно се запушваше.

Не беше възможно да се получи стабилна плазма, но все пак имаше проблясъци и това стимулира продължаването на експериментите.

В този плазмен генератор като работен флуид бяха тествани смес пара-вода и въздух. Изходът на плазмата беше по-интензивен с водна пара, но за стабилна работа тя трябва да бъде прегрята до температура от няколкостотин градуса, така че да не кондензира върху охладените компоненти на плазмотрона.

Такъв нагревател все още не е направен, така че експериментите засега продължават само с въздух.

Снимки на вътрешността на плазмотрона:

Анодът е изработен от мед, диаметърът на отвора на дюзата е от 1,8 до 2 мм. Анодният блок е изработен от бронз и се състои от две херметически затворени части, между които има кухина за изпомпване на охлаждаща течност - вода или антифриз.

Катодът е леко заточена волфрамова пръчка с диаметър 4 мм, получена от заваръчен електрод. Допълнително се охлажда от потока на работната течност, подавана под налягане от 0,5 до 1,5 atm.

А ето и напълно разглобен плазмотрон:

Захранването се подава към анода през тръбите на охладителната система, а към катода чрез проводник, прикрепен към неговия държач.

Стартиране, т.е. Дъгата се запалва чрез завъртане на копчето за подаване на катода, докато влезе в контакт с анода. След това катодът трябва незабавно да се премести на разстояние 2..4 mm от анода (няколко завъртания на дръжката), а дъгата продължава да гори между тях.

Захранване, свързване на маркучите за подаване на въздух от компресора и охладителната система - на следната схема:

Като баластен резистор можете да използвате всяко подходящо електрическо нагревателно устройство с мощност от 3 до 5 kW, например изберете няколко котела, свързани паралелно.

Дроселът на токоизправителя трябва да бъде проектиран за ток до 20 A; нашият пример съдържа около сто навивки дебел меден проводник.

Подходящи са всякакви диоди, проектирани за ток от 50 A и повече и напрежение от 500 V.

Бъди внимателен! Това устройство използва безтрансформаторно захранване от мрежата.

Въздушният компресор, използван за подаване на работната течност, е автомобилен, а за изпомпване на охлаждащата течност през затворен кръг се използва шайба за стъкло на автомобил. Захранването им се осъществява от отделен 12-волтов трансформатор с токоизправител.

Малко за плановете за бъдещето

Както показа практиката, този дизайн също се оказа експериментален. Най-накрая получи стабилна работа в рамките на 5 - 10 минути. Но има още дълъг път до пълното съвършенство.

Сменяемите аноди постепенно изгарят и е трудно да се направят от мед и дори с нишки; би било по-добре без нишки. Охладителната система няма директен контакт на течността със сменяемия анод и поради това преносът на топлина оставя много да се желае. По-успешен вариант би бил с директно охлаждане.

Частите бяха изработени от подръчни полуготови материали; дизайнът като цяло беше твърде сложен, за да бъде повторен.

Също така е необходимо да се намери мощен изолационен трансформатор, без него използването на плазмотрон е опасно.

И накрая, още няколко снимки на плазмотрона при рязане на тел и стоманени плочи. Искрите хвърчат почти на метър :)

Домашните занаятчии, занимаващи се с обработка на метали, са изправени пред необходимостта да изрязват метални заготовки. Това може да стане с помощта на ъглошлайф (шлайф), кислороден нож или плазмен нож.

1. Български. Качеството на рязане е много високо. Невъзможно е обаче да се извърши фигурно рязане, особено ако става въпрос за вътрешни отвори с извити ръбове. Освен това има ограничения за дебелината на метала. Невъзможно е да се режат тънки листове с мелница. Основното предимство е достъпността;
2. Кислородна резачка. Може да изреже дупка с всякаква конфигурация. Но постигането на равно изрязване е невъзможно по принцип. Ръбовете се оказват разкъсани, с капки разтопен метал. Дебелини, по-големи от 5 мм, се режат трудно. Устройството не е твърде скъпо, но изисква голямо количество кислород, за да работи;
3. Плазмен нож. Това устройство не може да се нарече достъпно, но високата цена е оправдана от качеството на изрязването. След рязане детайлът практически не се нуждае от допълнителна обработка.

Като се има предвид цената, която е непосилна за повечето домашни занаятчии, много занаятчии „Кулибина“ правят плазмен нож.

Има няколко начина - можете да създадете структура напълно от нулата или да използвате готови устройства. Например от машина за заваряване, донякъде модернизирана за нови задачи.

Да направите плазмен нож със собствените си ръце е истинска задача, но първо трябва да разберете как работи.

Общата диаграма е показана на илюстрацията:

Устройство за плазмено рязане

Силов агрегат.

Може да се проектира по различни начини. Трансформаторът има големи размери и тегло, но позволява рязане на по-дебели детайли.

Консумацията на електроенергия е по-висока, това трябва да се вземе предвид при избора на точка на свързване. Такива захранвания са малко чувствителни към промени във входното напрежение.

За разлика от него, инверторът е компактен, лек и с висока ефективност, което обяснява популярността му в домашни работилници, малки гаражи и работилници.

Позволява ви да покриете повечето нужди за заваръчни работи, но за висококачествено рязане се нуждаете от лазерна машина или плазмен нож.

Лазерното оборудване е много скъпо, а плазменият нож също не е евтин. малка дебелина има отлични характеристики, които са недостижими при използване на електрическо заваряване. В същото време захранващият блок на плазмения нож има до голяма степен същите характеристики.

Има желание да спестите пари и с малка модификация да го използвате за плазмено рязане. Оказа се, че това е възможно и можете да намерите много начини за преобразуване на заваръчни машини, включително инверторни, в плазмени резачки.

Машината за плазмено рязане е същият заваръчен инвертор с осцилатор и плазмена горелка, работен кабел със скоба и външен или вътрешен компресор. Често компресорът се използва външно и не е включен в комплекта.

Ако собственикът на заваръчен инвертор също има компресор, тогава можете да получите домашен плазмен нож, като закупите плазмена горелка и направите осцилатор. Резултатът е универсална машина за заваряване.

Принцип на работа на горелката

Работата на апарата за плазмено заваряване и рязане (плазмен нож) се основава на използването на плазма, четвъртото състояние на материята, като инструмент за рязане или заваряване.

За получаването му са необходими висока температура и газ под високо налягане. Когато между анода и катода на горелката се създаде електрическа дъга, в нея се поддържа температура от няколко хиляди градуса.

Образуване на плазма

Ако прекарате газов поток през дъга при такива условия, той ще се йонизира, ще се разшири в обем няколкостотин пъти и ще се нагрее до температура от 20-30 хиляди ° C, превръщайки се в плазма. Високата температура почти моментално разтапя всеки метал.

За разлика от кумулативния снаряд, процесът на образуване на плазма в плазмотрон е регулируем.

Анодът и катодът в плазмения нож са разположени на разстояние няколко милиметра един от друг. Осцилаторът генерира импулсен ток с висока величина и честота, прекарва го между анода и катода, което води до възникване на електрическа дъга.

След това през дъгата се пропуска газ, който се йонизира. Тъй като всичко се случва в затворена камера с един изходен отвор, получената плазма изтича с огромна скорост.

На изхода на горелката за плазмено рязане тя достига температура от 30 000 ° и стопява всеки метал. Преди да започнете работа, заземяващият проводник е свързан към детайла с помощта на мощна скоба.

Когато плазмата достигне детайла, през масовия кабел започва да тече електрически ток и плазмата достига максимална мощност. Токът достига 200-250 A. Веригата анод-катод се прекъсва с помощта на реле.

рязане

Когато основната дъга на плазмения нож изчезне, тази верига се включва отново, предотвратявайки изчезването на плазмата. Плазмата играе ролята на електрод при електродъгово заваряване, провежда ток и поради свойствата си създава зона с висока температура в зоната на контакт с метала.

Контактната площ между плазмената струя и метала е малка, температурата е висока, нагряването става много бързо, така че на практика няма напрежение или деформация на детайла.

Разрезът е гладък, тънък и не изисква допълнителна обработка. Под налягане на сгъстен въздух, който се използва като плазмена работна течност, течният метал се издухва и се получава висококачествен разрез.

Когато използвате инертни газове с плазмен нож, можете да извършвате висококачествено заваряване без вредното въздействие на водорода.

Направи си сам плазмена горелка

Когато правите плазмен нож от заваръчен инвертор със собствените си ръце, най-трудната част от работата е производството на висококачествена режеща глава (плазмена горелка).

Инструменти и материали

Ако направите плазмен нож със собствените си ръце, е по-лесно да използвате въздуха като работна течност. За производство ще ви трябва:

Консумативите за плазмени резачки под формата на дюзи и електроди трябва да бъдат закупени в магазин за заваръчно оборудване. Те изгарят по време на процеса на рязане и заваряване, така че има смисъл да закупите няколко парчета за всеки диаметър на дюзата.

Колкото по-тънък е металът, който ще се реже, толкова по-малък трябва да бъде отворът на дюзата на плазмения нож. Колкото по-дебел е металът, толкова по-голям е отворът на дюзата. Най-често използваният накрайник е с диаметър 3 мм, покрива широк диапазон от дебелини и видове метали.

Сглобяване

Дюзите на плазмената горелка са закрепени със затягаща гайка. Непосредствено зад него има електрод и изолираща втулка, която не позволява възникването на дъга на ненужно място в устройството.

След това има завихрител на потока, който го насочва към желаната точка. Цялата конструкция е поставена във флуоропластичен и метален корпус. Към изхода на тръбата на дръжката на плазмената горелка е заварена тръба за свързване на въздушен маркуч.

Електроди и кабел

Плазмената горелка изисква специален електрод, изработен от огнеупорен материал. Обикновено се изработват от торий, берилий, хафний и цирконий. Те се използват поради образуването на огнеупорни оксиди на повърхността на електрода по време на нагряване, което увеличава продължителността на неговата работа.

При използване в домашни условия е за предпочитане да се използват електроди от хафний и цирконий. При рязане на метал те не произвеждат токсични вещества, за разлика от тория и берилия.

Кабелът от инвертора и маркуча от компресора до горелката за плазмено рязане трябва да бъдат положени в една гофрирана тръба или маркуч, което ще осигури охлаждане на кабела в случай на нагряване и лесна работа.

Напречното сечение на медния проводник трябва да бъде избрано най-малко 5-6 mm2. Скобата в края на проводника трябва да осигури надежден контакт с металната част, в противен случай дъгата от пилотната дъга няма да се прехвърли към основната дъга.

Компресорът на изхода трябва да има редуктор, за да се получи нормализирано налягане в плазмената горелка.

Възможности за пряко и непряко действие

Дизайнът на плазмена горелка е доста сложен, трудно е да се направи у дома, дори с различни машини и инструменти, без висококвалифициран работник. Ето защо производството на части от плазмена горелка трябва да бъде поверено на специалисти, или още по-добре, купете го в магазин. Плазмената горелка с директно действие беше описана по-горе; тя може да реже само метали.

Има плазмени резачки с глави с непряко действие. Те също така могат да режат неметални материали. При тях ролята на анод се играе от дюзата, а електрическата дъга се намира вътре в горелката за плазмен нож, само плазмената струя излиза под налягане.

Въпреки простотата на дизайна, устройството изисква много точни настройки, практически не се използва в аматьорско производство.

Усъвършенстване на инвертора

За да използвате инверторен източник на захранване за плазмен нож, той трябва да бъде модифициран. Към него трябва да свържете осцилатор с контролен блок, който ще служи като стартер, който запалва дъгата.

Има доста осцилаторни вериги, но принципът на работа е един и същ. При стартиране на осцилатора между анода и катода преминават импулси с високо напрежение, които йонизират въздуха между контактите. Това води до намаляване на съпротивлението и предизвиква електрическа дъга.

След това газовият електрически вентил се включва и въздухът под налягане започва да преминава между анода и катода през електрическа дъга. Превръщайки се в плазма и достигайки до металния детайл, струята затваря верига през него и масовия кабел.

Главен ток от приблизително 200 A започва да тече през новата електрическа верига. Това задейства сензора за ток, който изключва осцилатора. Функционалната схема на осцилатора е показана на фигурата.

Функционална схема на осцилатора

Ако нямате опит в работата с електрически вериги, можете да използвате фабрично произведен осцилатор от типа VSD-02. В зависимост от инструкциите за свързване, те се свързват последователно или паралелно към захранващата верига на плазмотрона.

Преди да направите плазмен нож, първо трябва да определите с какви метали и с каква дебелина искате да работите. За работа с черни метали е достатъчен компресор.

Рязането на цветни метали изисква азот; високолегираната стомана изисква аргон. В тази връзка може да се нуждаете от количка за транспортиране на газови бутилки и редуктори.

Както всяко оборудване и инструмент, заваръчната машина с плазмена глава изисква определени умения от потребителя. Движението на ножа трябва да бъде равномерно, скоростта зависи от дебелината на метала и неговия вид.

Бавното движение води до широк разрез с назъбени ръбове. Бързото движение ще доведе до това, че металът няма да бъде прорязан на всички места. С подходящо умение можете да получите висококачествено и равномерно изрязване.

Рязането на метал се извършва по няколко начина - механично, дъгова заварка или излагане на високотемпературна плазма. В последния случай като източник на захранване може да се използва инвертор. За да направите ефективен плазмен нож със собствените си ръце, ще трябва да се запознаете със схемата и принципа на работа на устройството.

Схема на плазмен нож

Обработката на метални повърхности, тяхното рязане и контролирана деформация се извършва с помощта на струя въздух или инертен газ. Налягането и наличието на запалим компонент (електрод) осигурява образуването на плазмена област. Той упражнява висока температура и натиск върху зоната на детайла, което води до неговото разрязване.

Характеристики на производството на плазмен нож на базата на инверторна заваръчна машина:

• Предварително изчисляване на мощността на оборудването. Определящият параметър е дебелината и свойствата на материала, който се реже.
• Мобилност на конструкцията и нейните размери.
• Продължителност на непрекъснатото рязане.
• Бюджет.

Последният индикатор не трябва да влияе върху качеството и най-важното - безопасността на работа на домашен плазмен нож. Препоръчително е да използвате максимално фабрично произведени компоненти.

Инверторната заваръчна машина е източник на дъга за запалване на плазма. Използва се и по предназначение - образуване на свързващи шевове. За да завършите плазмения нож, трябва да закупите само фабрични модели, тъй като домашните няма да могат да осигурят стабилна работа.

За да осигурите мобилност, трябва да закупите инвертор с функция за заваряване с аргонова дъга. Дизайнът му осигурява място за свързване на маркуч от източник на въздух или инертен газ. Средната цена е 19 500 рубли.

Освен това ще ви трябват следните компоненти:

• Фреза с функция за подаване на ток, тел (електрод) и въздух.
• Компресор. Необходимо е да се изпомпва газ, алтернатива са презаредените бутилки.
• Пакет кабел-маркуч. Това са линии за електричество, маркуч за въздух и телоподаващо устройство.

От целия списък можете да направите само дръжка за резачката със собствените си ръце. Именно това най-често се проваля поради постоянно излагане на температура. Размерите и експлоатационните характеристики на останалите компоненти трябва да отговарят на стандартите за качество.

Инструкции за сглобяване стъпка по стъпка

Всъщност плазменият нож не се произвежда, а се сглобява от описаните по-горе елементи. Първо се проверява възможността за свързване на отделни компоненти, уточняват се режимите на работа - количеството ток, подаван от инвертора, интензитетът на въздушния поток и температурата на плазмата.

Освен това трябва да използвате манометър, за да следите налягането във въздуховода. Оптималното място е по тялото. На държача ще пречи на прецизното оформяне на среза.

Оперативна процедура:

1. Проверете захранването на инвертора.
2. Проверете херметичността на въздуховода.
3. Настройте налягането на струята инертен газ на необходимото ниво.
4. Свържете отрицателния електрод на инвертора към детайла.
5. Проверка на дъгата, активиране на подаването на въздух.
6. Плазмено рязане.

Ширината на среза трябва да е малка, без значителна деформация на метала по краищата. Максималната дебелина на обработвания материал е до 3 мм. Когато този параметър се увеличи, инверторът се заменя с по-мощен трансформатор.

По време на процеса на рязане възникват проблеми - липса на компоненти, нестабилен режим на инсталиране. Вероятните последици са невъзможност за продължаване на работата, рязане с лошо качество. Решението е да се подготвите внимателно за това събитие.

• Резервни гарнитури за въздуховода. Честата смяна води до тяхното изтриване и загуба на плътност.
• Качество на дюзата. При продължително излагане на температура може да се запуши и да промени геометрията си.
• Електродите се изработват само от огнеупорни материали.
• Причината за повредата на домашните ножове е появата на 2 въздушни вихри, което води до деформация на дюзата.
• Уверете се, че извършвате работа само в защитно облекло.

В индустрията заваряването с помощта на плазмена машина се използва доста често, когато е необходимо да се извършват процедури при високи температури. Въпреки сложността на процеса и неговия специален принцип на действие, плазменото заваряване със собствените си ръце е напълно възможно. Основният източник на температура тук е плазмата, която се получава чрез преминаване на един от горимите газове в ново състояние на агрегиране. Това се случва в устройство, наречено плазмотрон.

Този тип е отличен за работа с всички метали, тъй като освен висока температура, плазмата осигурява и допълнителна защита. Домашното плазмено заваряване може да работи с неръждаема стомана, алуминий и дори огнеупорни метали. Въпреки факта, че тази технология се използва най-често в съвременните високотехнологични области, като например авиационната индустрия, необходимостта от високотемпературно заваряване в други области периодично възниква. Съответно, плазменото заваряване „направи си сам“ става все по-търсено за по-малко критични приложения.

Една от характеристиките на този метод е високата дълбочина на проникване на метала. Високата температура на плазмата, достигаща няколко десетки хиляди градуса по Целзий, позволява да се разтопи метал до 1 см за едно преминаване. Заваряването може да се извърши във всяка пространствена позиция, поради което тук е представен универсален метод на свързване.

Режими на плазмено заваряване

Тази технология най-често се използва за работа с огнеупорни метали като титан, мед и др. За да се постигнат висококачествени съединения, трябва да се вземат предвид не само свойствата на самите метали, но и условията на процеса на плазмено заваряване. За да може всичко да върви възможно най-надеждно, трябва да навигирате в следните режими:

Схема на плазмен апарат

За да направите свое собствено плазмено заваряване, чертежите са една от основните точки, тъй като те съдържат всички основни структурни елементи. Независимо от какви части ще направите оборудването, диаграмата помага да се определят най-малките компоненти, които трябва да бъдат включени там. Ето схемата на захранване на плазмената горелка:

Верига на плазмената горелка - силова част

Плазменият нож е основната характеристика на такива инсталации, тъй като в него се образува плазма. Това е и основната трудност при създаването на плазмено заваряване със собствените си ръце от инвертор. Ето схема за управление на това устройство:

Верига на плазмената горелка - система за управление

Оборудване за монтаж на плазмени апарати

За да създадете работещо устройство, ще ви трябва:

• , например за ;
• Аргонов цилиндър;
• Редуктор за цилиндър;
• Дюза с волфрамов електрод;
• Флуоропластична тръба;
• Прът, изработен от молибден или тантал;
• Медни тръби;
• Електронен баласт;
• Електрически инсталации;
• Щипки;
• Медна ламарина с дебелина до 2 мм;
• терминали;
• Гермоввод;
• Гумен маркуч;
• Токоизправително захранване.

Процес на изграждане

Особеностите на плазменото заваряване изискват прецизни процедури, за да се получи в крайна сметка надеждно и безопасно устройство. Дюзата за това устройство е изработена от мед, тъй като в противен случай ще трябва да се сменя често. Вместо мед можете да използвате титан, който ще продължи много по-дълго. Размерът на отвора в дюзата се избира експериментално. По правило те започват с минимална стойност от 0,5 мм и постепенно достигат до 2 мм.

Размерът на конусната междина между анода на дюзата и волфрамовия катод трябва да бъде до 3 mm. Дюзата се завинтва в пълна охлаждаща риза. Той трябва да бъде свързан към централния електрод, за който се използва флуоропластичен изолатор. За охлаждане се използва течност в кожуха, който трябва постоянно да циркулира течност или антифриз. Това устройство се състои от две кухи медни тръби. Диаметърът на вътрешната е около 2 см. Намира се в предния край на външната тръба, чийто диаметър е 5 см, а дължината е около 8 см.

Пространството между вътрешната и външната тръба трябва да бъде запоено с медна ламарина. Медни тръби с малък диаметър са запоени в охлаждащата риза. Чрез тях впоследствие ще циркулира течността.”

Положителен заряд за тази система ще се подава към специален терминал, който също трябва да бъде запоен към кутията. На вътрешната тръба се създава резба, в която след това се поставя подвижна дюза, изработена от топлоустойчиви материали. Вътрешната резба също се нарязва на удължения край на външната тръба. Върху него се завинтва флуоропластичен пръстен за изолация. На него е разположен пръстенът на централния електрод.

Тръбата за подаване на аргон се притиска през стената на тръбата между изолатора и охлаждащата риза. За захранване на системата се използва помпа 12V. Положителен заряд се подава към системата от основния източник на захранване. Баластът служи за ограничаване на тока в системата. За да възбудите пилотна дъга с дюза или волфрамов електрод, трябва да използвате осцилатор или ако нямате такъв, тогава всичко може да се направи с помощта на обичайния контактен метод.