Hur man gör en plasmaskärare från en växelriktare själv. Gör-det-själv plasmaskärare från en växelriktare: ritningar, tillverkningsinstruktioner Gör-det-själv plasmasvetsdiagram

Funktionsprincipen för de flesta plasmatroner med en effekt som sträcker sig från flera kW till flera megawatt är praktiskt taget densamma. En elektrisk ljusbåge brinner mellan en katod gjord av ett eldfast material och en intensivt kyld anod.

En arbetsvätska (WM) blåses genom denna båge - en plasmabildande gas, som kan vara luft, vattenånga eller något annat. Jonisering av RT sker, och som ett resultat får vi det fjärde aggregattillståndet av materia, som kallas plasma.

I kraftfulla enheter placeras en elektrisk magnetspole längs munstycket, den tjänar till att stabilisera plasmaflödet längs axeln och minska slitaget på anoden.

Den här artikeln beskriver den andra designen, eftersom Det första försöket att få stabil plasma var inte särskilt framgångsrikt. Efter att ha studerat Alplaza-enheten kom vi till slutsatsen att det förmodligen inte är värt att upprepa det en efter en. Om någon är intresserad så står allt väldigt bra beskrivet i instruktionerna som medföljer.

Vår första modell hade ingen aktiv anodkylning. Arbetsvätskan var vattenånga från en speciellt konstruerad elektrisk ånggenerator - en förseglad panna med två titanplattor nedsänkta i vatten och anslutna till ett 220V-nätverk.

Plasmatronens katod var en volframelektrod med en diameter på 2 mm, som snabbt brann ut. Diametern på anodmunstyckshålet var 1,2 mm, och det blev hela tiden igensatt.

Det gick inte att få stabil plasma, men det fanns fortfarande glimtar, och detta stimulerade fortsatta experiment.

I denna plasmagenerator testades en ång-vattenblandning och luft som arbetsvätska. Plasmautgången var mer intensiv med vattenånga, men för stabil drift måste den överhettas till en temperatur på flera hundra grader så att den inte kondenserar på de kylda plasmatronkomponenterna.

En sådan värmare har ännu inte gjorts, så experiment fortsätter än så länge endast med luft.

Bilder på plasmatronens insida:

Anoden är gjord av koppar, diametern på munstyckshålet är från 1,8 till 2 mm. Anodblocket är tillverkat av brons och består av två hermetiskt slutna delar, mellan vilka det finns ett hålrum för pumpning av kylvätska - vatten eller frostskyddsmedel.

Katoden är en något skärpt volframstav med en diameter på 4 mm, erhållen från en svetselektrod. Den kyls dessutom av flödet av arbetsvätskan som tillförs under tryck från 0,5 till 1,5 atm.

Och här är en helt demonterad plasmatron:

Ström tillförs anoden genom kylsystemets rör och till katoden genom en tråd som är fäst vid dess hållare.

Lansering, d.v.s. Bågen antänds genom att vrida på katodmatningsknappen tills den kommer i kontakt med anoden. Sedan måste katoden omedelbart flyttas till ett avstånd av 2,4 mm från anoden (ett par varv på handtaget), och bågen fortsätter att brinna mellan dem.

Strömförsörjning, anslutning av lufttillförselslangar från kompressorn och kylsystemet - i följande diagram:

Som ballastmotstånd kan du använda vilken lämplig elektrisk värmeanordning som helst med en effekt på 3 till 5 kW, till exempel välj flera parallellkopplade pannor.

Likriktardrosseln måste vara konstruerad för en ström på upp till 20 A, vårt exempel innehåller cirka hundra varv tjock koppartråd.

Alla dioder är lämpliga, designade för en ström på 50 A och högre och en spänning på 500 V.

Var försiktig! Denna enhet använder transformatorlös nätström.

Luftkompressorn som används för att tillföra arbetsvätskan är en bil, och en bilglasbricka används för att pumpa kylvätskan genom en sluten krets. Ström tillförs dem från en separat 12-volts transformator med en likriktare.

Lite om planer för framtiden

Som praxis har visat visade sig denna design också vara experimentell. Fick äntligen stabil drift inom 5 - 10 minuter. Men det är fortfarande en lång väg kvar till fullständig perfektion.

Utbytbara anoder brinner gradvis ut, och det är svårt att göra dem av koppar, och till och med med trådar; det skulle vara bättre utan trådar. Kylsystemet har inte direkt kontakt mellan vätskan och den utbytbara anoden, och på grund av detta lämnar värmeöverföringen mycket övrigt att önska. Ett mer framgångsrikt alternativ skulle vara med direkt kylning.

Delarna bearbetades av halvfabrikat till hands, designen som helhet var för komplex för att upprepas.

Det är också nödvändigt att hitta en kraftfull isoleringstransformator; utan den är det farligt att använda plasmatronen.

Och till sist några fler bilder på plasmatronen när man kapar tråd och stålplåtar. Gnistor flyger nästan en meter :)

Hemhantverkare som är involverade i metallbearbetning står inför behovet av att skära metallämnen. Detta kan göras med hjälp av en vinkelslipare (slipmaskin), syrgasskärare eller plasmaskärare.

1. bulgariska. Skärkvaliteten är mycket hög. Det är dock omöjligt att utföra figurskärning, speciellt om det gäller inre hål med böjda kanter. Dessutom finns det restriktioner för tjockleken på metallen. Det är omöjligt att skära tunna ark med en kvarn. Den största fördelen är överkomliga priser;
2. Syrgasskärare. Kan skära ett hål av vilken konfiguration som helst. Men att uppnå ett jämnt snitt är i princip omöjligt. Kanterna blir trasiga, med droppar av smält metall. Tjocklekar större än 5 mm är svåra att skära. Enheten är inte för dyr, men den kräver en stor tillförsel av syre för att fungera;
3. Plasmaskärare. Denna enhet kan inte kallas överkomlig, men den höga kostnaden motiveras av snittets kvalitet. Efter skärning behöver arbetsstycket praktiskt taget inte ytterligare bearbetning.

Med tanke på priset som är oöverkomligt för de flesta hemhantverkare, tillverkar många "Kulibina"-hantverkare en plasmaskärare.

Det finns flera sätt - du kan skapa en struktur helt från grunden, eller använda färdiga enheter. Till exempel från en svetsmaskin, något moderniserad för nya uppgifter.

Att göra en plasmaskärare med dina egna händer är en riktig uppgift, men först måste du förstå hur det fungerar.

Det allmänna diagrammet visas i illustrationen:

Plasmaskärare

Kraftenhet.

Den kan utformas på olika sätt. Transformatorn har stora dimensioner och vikt, men tillåter skärning av tjockare arbetsstycken.

Elförbrukningen är högre, detta måste beaktas vid val av anslutningspunkt. Sådana nätaggregat är lite känsliga för förändringar i inspänningen.

Till skillnad från är växelriktaren kompakt, lätt och hög effektivitet, vilket förklarar dess popularitet i hemverkstäder, små garage och verkstäder.

Det låter dig täcka de flesta behov av svetsarbete, men för högkvalitativ skärning behöver du en lasermaskin eller plasmaskärare.

Laserutrustning är mycket dyr, och en plasmaskärare är inte heller billig. liten tjocklek har utmärkta egenskaper som är ouppnåeliga när man använder elektrisk svetsning. Samtidigt har plasmaskärarens kraftenhet i stort sett samma egenskaper.

Det finns en önskan att spara pengar och, med lite modifiering, använda den för plasmaskärning. Det visade sig att detta är möjligt, och du kan hitta många sätt att konvertera svetsmaskiner, inklusive växelriktare, till plasmaskärare.

En plasmaskärmaskin är samma svetsomriktare med en oscillator och en plasmabrännare, en arbetskabel med en klämma och en extern eller intern kompressor. Ofta används kompressorn externt och ingår inte i paketet.

Om ägaren till en svetsomriktare också har en kompressor, kan du få en hemmagjord plasmaskärare genom att köpa en plasmabrännare och göra en oscillator. Resultatet är en universell svetsmaskin.

Funktionsprincip för brännaren

Driften av en plasmasvetsnings- och skärapparat (plasmaskärare) är baserad på användningen av plasma, materiens fjärde tillstånd, som skär- eller svetsverktyg.

För att få det krävs hög temperatur och gas under högt tryck. När en elektrisk ljusbåge skapas mellan brännarens anod och katod upprätthålls en temperatur på flera tusen grader i den.

Plasmabildning

Om du passerar en gasström genom en båge under sådana förhållanden, kommer den att jonisera, expandera i volym flera hundra gånger och värma upp till en temperatur på 20-30 tusen °C och förvandlas till plasma. Hög temperatur smälter nästan omedelbart vilken metall som helst.

Till skillnad från en kumulativ projektil är processen för plasmabildning i en plasmatron justerbar.

Anoden och katoden i en plasmaskärare är placerade på ett avstånd av flera millimeter från varandra. Oscillatorn genererar en pulsad ström av hög magnitud och frekvens, passerar den mellan anoden och katoden, vilket leder till uppkomsten av en elektrisk ljusbåge.

Efter detta leds gas genom bågen, som joniseras. Eftersom allt händer i en stängd kammare med ett utgångshål rusar den resulterande plasman ut med enorm hastighet.

Vid utgången av plasmaskärbrännaren når den en temperatur på 30 000 ° och smälter all metall. Innan arbetet påbörjas ansluts en jordledning till arbetsstycket med en kraftfull klämma.

När plasman når arbetsstycket börjar en elektrisk ström flyta genom massakabeln och plasman når maximal effekt. Strömmen når 200-250 A. Anod-katodkretsen bryts med hjälp av ett relä.

skärande

När plasmaskärarens huvudbåge försvinner, slås denna krets på igen, vilket förhindrar att plasman försvinner. Plasma spelar rollen som en elektrod vid elektrisk bågsvetsning; den leder ström och skapar, på grund av dess egenskaper, ett område med hög temperatur i kontaktområdet med metallen.

Kontaktytan mellan plasmastrålen och metallen är liten, temperaturen är hög, uppvärmning sker mycket snabbt, så det finns praktiskt taget ingen stress eller deformation av arbetsstycket.

Snittet är slätt, tunt och kräver ingen ytterligare bearbetning. Under trycket av komprimerad luft, som används som plasmaarbetsvätska, blåses den flytande metallen ut och en högkvalitativ skärning erhålls.

När du använder inerta gaser med en plasmaskärare kan du utföra högkvalitativ svetsning utan de skadliga effekterna av väte.

DIY plasma ficklampa

När du gör en plasmaskärare från en svetsväxelriktare med dina egna händer är den svåraste delen av arbetet produktionen av ett högkvalitativt skärhuvud (plasmabrännare).

Verktyg och material

Om du gör en plasmaskärare med dina egna händer är det lättare att använda luft som arbetsvätska. För produktion behöver du:

Tillsatsmaterial för plasmaskärare i form av munstycken och elektroder bör köpas i en svetsutrustningsbutik. De brinner ut under skär- och svetsningsprocessen, så det är vettigt att köpa flera stycken för varje munstycksdiameter.

Ju tunnare metall som ska skäras, desto mindre ska hålet i plasmaskärbrännarens munstycke vara. Ju tjockare metall, desto större munstycksöppning. Det mest använda munstycket är det med en diameter på 3 mm, det täcker ett brett spektrum av tjocklekar och typer av metaller.

hopsättning

Plasmaskärens brännarmunstycken är fästa med en klämmutter. Direkt bakom den finns en elektrod och en isolerande hylsa, som inte tillåter att en båge uppstår på en onödig plats i enheten.

Sedan finns det en flödesvirvel som styr den till önskad punkt. Hela strukturen är placerad i ett fluorplast- och metallhölje. Ett rör för anslutning av en luftslang är svetsat till utloppet av röret på plasmaskärarens brännarhandtag.

Elektroder och kabel

Plasmabrännaren kräver en speciell elektrod gjord av eldfast material. De är vanligtvis gjorda av torium, beryllium, hafnium och zirkonium. De används på grund av bildandet av eldfasta oxider på ytan av elektroden under uppvärmning, vilket ökar varaktigheten av dess drift.

När det används hemma är det att föredra att använda elektroder gjorda av hafnium och zirkonium. Vid skärning av metall producerar de inte giftiga ämnen, till skillnad från torium och beryllium.

Kabeln från växelriktaren och slangen från kompressorn till plasmaskärbrännaren måste läggas i ett korrugerat rör eller en slang, vilket säkerställer kylning av kabeln vid uppvärmning och enkel användning.

Koppartrådens tvärsnitt måste väljas till minst 5-6 mm2. Klämman i änden av tråden måste säkerställa tillförlitlig kontakt med metalldelen, annars kommer inte bågen från pilotbågen att överföras till huvudbågen.

Kompressorn vid utloppet måste ha en reducering för att få normaliserat tryck vid plasmabrännaren.

Alternativ för direkta och indirekta åtgärder

Designen av en plasmaskärbrännare är ganska komplex, det är svårt att göra hemma, även med olika maskiner och verktyg, utan en högt kvalificerad arbetare. Det är därför tillverkningen av plasmabrännares delar måste anförtros till specialister, eller ännu bättre, köp den i en butik. Den direktverkande plasmabrännaren beskrevs ovan, den kan bara skära metaller.

Det finns plasmaskärare med indirekta verkningshuvuden. De är också kapabla att skära icke-metalliska material. I dem spelas anodens roll av munstycket, och den elektriska ljusbågen är placerad inuti plasmaskärbrännaren; endast plasmastrålen kommer ut under tryck.

Trots enkelheten i designen kräver enheten mycket exakta inställningar; den används praktiskt taget inte i amatörproduktion.

Förfining av växelriktaren

För att använda en inverterströmkälla för en plasmaskärare måste den modifieras. Du måste ansluta en oscillator med en styrenhet till den, som kommer att fungera som en startmotor som tänder bågen.

Det finns ganska många oscillatorkretsar, men funktionsprincipen är densamma. När oscillatorn startas passerar högspänningspulser mellan anoden och katoden, som joniserar luften mellan kontakterna. Detta leder till en minskning av motståndet och orsakar en elektrisk ljusbåge.

Sedan slås den elektriska gasventilen på och under tryck börjar luft passera mellan anoden och katoden genom en ljusbåge. Omvandlas till plasma och når metallarbetsstycket, stänger strålen en krets genom den och masskabeln.

En huvudström på cirka 200 A börjar flyta genom den nya elektriska kretsen. Detta utlöser strömsensorn, som stänger av oscillatorn. Funktionsdiagrammet för oscillatorn visas i figuren.

Funktionsdiagram av oscillatorn

Om du inte har någon erfarenhet av att arbeta med elektriska kretsar kan du använda en fabrikstillverkad oscillator av typen VSD-02. Beroende på anslutningsinstruktionerna är de anslutna i serie eller parallellt med plasmatronströmkretsen.

Innan du gör en plasmaskärare måste du först bestämma vilka metaller och vilken tjocklek du vill arbeta med. En kompressor räcker för att arbeta med järnmetall.

Att skära icke-järnmetaller kräver kväve, höglegerat stål kräver argon. I detta avseende kan du behöva en vagn för att transportera gasflaskor och reduktionsväxlar.

Som all utrustning och verktyg kräver en svetsmaskin med plasmahuvud viss skicklighet från användaren. Skärarens rörelse bör vara enhetlig, hastigheten beror på metallens tjocklek och dess typ.

Långsam rörelse resulterar i ett brett snitt med taggiga kanter. Att röra sig snabbt kommer att resultera i att metallen inte skärs igenom på alla ställen. Med rätt skicklighet kan du få ett högkvalitativt och jämnt snitt.

Metallskärning utförs på flera sätt - mekaniskt, bågsvetsning eller exponering för högtemperaturplasma. I det senare fallet kan en växelriktare användas som strömkälla. För att göra en effektiv plasmaskärare med dina egna händer måste du bekanta dig med enhetens diagram och funktionsprincip.

Plasmaskärardiagram

Bearbetning av metallytor, deras skärning och kontrollerad deformation sker med hjälp av en luftstråle eller inert gas. Tryck och närvaron av en brandfarlig komponent (elektrod) säkerställer bildandet av en plasmaregion. Den utövar hög temperatur och tryck på arbetsstyckets område, vilket resulterar i skärning.

Funktioner för att tillverka en plasmaskärare baserad på en inverter-svetsmaskin:

• Preliminär beräkning av utrustningens effekt. Den avgörande parametern är tjockleken och egenskaperna hos materialet som skärs.
• Strukturens rörlighet och dess dimensioner.
• Varaktighet av kontinuerlig skärning.
• Budget.

Den senare indikatorn bör inte påverka kvaliteten, och viktigast av allt, säkerheten för driften av en hemmagjord plasmaskärare. Det rekommenderas att använda maximalt fabrikstillverkade komponenter.

En inverter-svetsmaskin är en ljusbågskälla för att antända plasma. Det används också för sitt avsedda syfte - bildandet av förbindande sömmar. För att slutföra plasmaskäraren behöver du bara köpa fabriksmodeller, eftersom hemgjorda inte kommer att kunna säkerställa stabil drift.

För att säkerställa rörlighet måste du köpa en växelriktare med argonbågssvetsfunktion. Dess design ger utrymme för att ansluta en slang från en källa av luft eller inert gas. Den genomsnittliga kostnaden är 19 500 rubel.

Dessutom behöver du följande komponenter:

• Kutter med funktionen att tillföra el, tråd (elektrod) och luft.
• Kompressor. Det behövs för att pumpa gas, ett alternativ är återfyllda flaskor.
• Kabel-slangpaket. Det är ledningar för el, en luftslang och en trådmatare.

Av hela listan kan du bara göra ett handtag för skäraren med dina egna händer. Det är detta som oftast misslyckas på grund av konstant temperaturexponering. Måtten och prestandaegenskaperna för de återstående komponenterna måste uppfylla kvalitetsstandarder.

Steg-för-steg monteringsinstruktioner

I själva verket är plasmaskäraren inte tillverkad utan sammansatt av de ovan beskrivna elementen. Möjligheten att ansluta enskilda komponenter kontrolleras först, driftlägen specificeras - mängden ström som tillförs från växelriktaren, luftströmmens intensitet och plasmatemperaturen.

Dessutom måste du använda en tryckmätare för att övervaka trycket i luftledningen. Den optimala platsen är på kroppen. På hållaren kommer det att störa den exakta utformningen av snittet.

Normalt tillvägagångssätt:

1. Kontrollera växelriktarens strömförsörjning.
2. Kontrollera luftledningens täthet.
3. Ställ in trycket på inertgasstrålen till önskad nivå.
4. Anslut växelriktarens negativa elektrod till arbetsstycket.
5. Kontrollera ljusbågen, aktivera lufttillförseln.
6. Plasmaskärning.

Skärets bredd ska vara liten, utan betydande deformation av metallen vid kanterna. Den maximala tjockleken på det bearbetade materialet är upp till 3 mm. När denna parameter ökas ersätts växelriktaren med en kraftfullare transformator.

Under skärprocessen uppstår problem - brist på komponenter, instabilt installationsläge. De sannolika konsekvenserna är oförmågan att fortsätta arbeta, skärning av dålig kvalitet. Lösningen är att noggrant förbereda sig för denna händelse.

• Reservpackningar för luftledningen. Frekventa byten leder till nötning och förlust av täthet.
• Munstyckskvalitet. Vid långvarig exponering för temperatur kan den bli igensatt och ändra sin geometri.
• Elektroder tillverkas endast av eldfasta material.
• Anledningen till nedbrytningen av hemmagjorda skärare är förekomsten av 2 luftvirvlar, vilket leder till deformation av munstycket.
• Se till att endast utföra arbete i skyddskläder.

Inom industrin används svetsning med en plasmamaskin ganska ofta när det är nödvändigt att utföra procedurer vid höga temperaturer. Trots komplexiteten i processen och dess speciella funktionsprincip är gör-det-själv plasmasvetsning fullt möjligt. Huvudtemperaturkällan här är plasma, som erhålls genom att en av de brännbara gaserna överförs till ett nytt aggregationstillstånd. Detta händer i en enhet som kallas plasmatron.

Denna typ är utmärkt för att arbeta med alla metaller, eftersom plasma förutom hög temperatur också ger extra skydd. Hemmagjord plasmasvetsning kan fungera med rostfritt stål, aluminium och till och med eldfasta metaller. Trots det faktum att denna teknik oftast används inom moderna högteknologiska områden, såsom flygindustrin, uppstår behovet av högtemperatursvetsning inom andra områden med jämna mellanrum. Följaktligen blir gör-det-själv-plasmasvetsning alltmer efterfrågad för mindre kritiska tillämpningar.

En av egenskaperna hos denna metod är det höga djupet av metallpenetration. Den höga temperaturen på plasman, som når flera tiotusentals grader Celsius, gör att metall kan smältas upp till 1 cm i en passage. Svetsning kan utföras i vilken rumslig position som helst, därför presenteras en universell sammanfogningsmetod här.

Plasmasvetsningslägen

Denna teknik används oftast för att arbeta med eldfasta metaller som titan, koppar och andra. För att uppnå högkvalitativa fogar bör man ta hänsyn inte bara till metallernas egenskaper utan också villkoren för plasmasvetsprocessen. För att allt ska gå så tillförlitligt som möjligt bör du navigera i följande lägen:

Diagram för plasmaapparater

För att göra din egen plasmasvetsning är ritningar en av huvudpunkterna, eftersom de innehåller alla de viktigaste strukturella elementen. Oavsett vilka delar du ska tillverka utrustningen av hjälper diagrammet till att bestämma de minsta komponenterna som ska ingå där. Här är strömkretsen för plasmafacklan:

Plasmabrännare krets - kraftdel

En plasmaskärare är huvuddraget i sådana installationer, eftersom plasma bildas i den. Detta är också den största svårigheten när du skapar plasmasvetsning med dina egna händer från en växelriktare. Här är ett kontrolldiagram för denna enhet:

Plasmabrännare krets - kontrollsystem

Monteringsutrustning för plasmaapparater

För att skapa en fungerande enhet behöver du:

• , till exempel för ;
• Argon cylinder;
• Reducerare för cylinder;
• Munstycke med volframelektrod;
• Fluoroplaströr;
• Stång gjord av molybden eller tantal;
• Kopparrör;
• Elektronisk ballast;
• Ledningar;
• klämmor;
• Kopparplåt upp till 2 mm tjock;
• Terminaler;
• Germovvod;
• Gummislang;
• Likriktare strömförsörjning.

Byggprocess

Det speciella med plasmasvetsning kräver exakta procedurer för att i slutändan få en pålitlig och säker enhet. Munstycket för denna enhet är bearbetat av koppar, eftersom det annars måste bytas ut ofta. Istället för koppar kan du använda titan, som håller mycket längre. Storleken på hålet i munstycket väljs experimentellt. Som regel börjar de med ett minimivärde på 0,5 mm och når gradvis 2 mm.

Storleken på det koniska gapet mellan anoden på munstycket och volframkatoden bör vara upp till 3 mm. Munstycket skruvas fast i en hel kylmantel. Den måste anslutas till den centrala elektroden, för vilken en fluoroplastisk isolator används. För kylning används en vätska i manteln, som ständigt måste cirkulera vätska eller frostskyddsmedel. Denna anordning består av två ihåliga kopparrör. Diametern på den inre är ca 2 cm. Den är placerad vid den främre änden av det yttre röret, vars diameter är 5 cm och längden är ca 8 cm.

Utrymmet mellan inner- och ytterrören ska lödas med kopparplåt. Kopparrör med liten diameter löds in i kylmanteln. Det är genom dem som vätskan senare kommer att cirkulera."

En positiv laddning för detta system kommer att tillföras en speciell terminal, som också ska lödas fast i höljet. En gänga skapas på innerröret, i vilken ett avtagbart munstycke tillverkat av värmebeständiga material sedan placeras. Den invändiga gängan skärs också på den förlängda änden av det yttre röret. En fluorplastring skruvas på den för isolering. Ringen på den centrala elektroden är placerad på den.

Argonmatningsröret pressas genom rörväggen mellan isolatorn och kylmanteln. En 12V pump används för att driva systemet. En positiv laddning tillförs systemet från huvudströmkällan. Ballasten tjänar till att begränsa strömmen i systemet. För att excitera en pilotbåge med ett munstycke eller volframelektrod måste du använda en oscillator, eller om du inte har en, kan allt göras med den vanliga kontaktmetoden.