Як самостійно зробити плазморіз із інвертора. Плазморіз з інвертора своїми руками: креслення, інструкція з виготовлення Плазмове зварювання своїми руками схема

Принцип дії більшості плазматронів потужністю від кількох кВт до кількох мегават, практично один і той же. Між катодом, виконаним з тугоплавкого матеріалу, і анодом, що інтенсивно охолоджується, горить електрична дуга.

Через цю дугу продувається робоче тіло (РТ) - плазмоутворюючий газ, яким може бути повітря, водяна пара, або що інше. Відбувається іонізація РТ і в результаті на виході отримуємо четвертий агрегатний стан речовини, що називається плазмою.

У потужних апаратах уздовж сопла ставиться котушка ел.магніту, він служить для стабілізації потоку плазми по осі та зменшення зносу анода.

У статті описується вже друга за рахунком конструкція, т.к. Перша спроба отримати стійку плазму не увінчалася особливим успіхом. Вивчивши пристрій "Алплаза", ми дійшли висновку, що повторювати його один в один мабуть не варто. Якщо комусь цікаво - все дуже добре описано в інструкції, що додається до нього.

Наша перша модель не мала активного охолодження аноду. Як робоче тіло використовувалася водяна пара зі спеціально спорудженого електричного парогенератора - герметичний котел з двома титановими пластинками, зануреними у воду і включеними в мережу 220V.

Катодом плазматрона служив вольфрамовий електрод діаметром 2 мм, який швидко відгорав. Діаметр отвору сопла анода був 1.2 мм, і він постійно засмічувався.

Отримати стабільну плазму не вдалося, але проблиски все ж таки були, і це стимулювало до продовження експериментів.

В даному плазмогенераторі як робоче тіло випробовувалися пароводяна суміш і повітря. Вихід плазми вийшов інтенсивніше з водяною парою, але для стійкої роботи його необхідно перегрівати до температури не одну сотню градусів, щоб не конденсувався на охолоджених вузлах плазматрона.

Такого нагрівача ще не зроблено, тому експерименти поки що тривають лише з повітрям.

Фотографії нутрощів плазматрону:

Анод виконаний із міді, діаметр отвору сопла від 1.8 до 2 мм. Анодний блок зроблений з бронзи, і складається з двох герметично спаяних деталей, між якими існує порожнина для прокачування рідини, що охолоджує - води або тосолу.

Катодом служить злегка загострений стрижень вольфрамовий діаметром 4 мм, отриманий з зварювального електрода. Він додатково охолоджується потоком робочого тіла, яке подається під тиском від 0.5 до 1.5 атм.

А ось повністю розібраний плазматрон:

Електроживлення підводиться до анода через трубки системи охолодження, а до катода - через провід, причеплений його утримувачу.

Запуск, тобто. запалювання дуги, проводиться закручуванням ручки подачі катода до моменту зіткнення з анодом. Потім катод треба відразу ж відвести на відстань 2..4 мм від анода (пара обертів ручки), і між ними продовжує горіти дуга.

Електроживлення, підключення шлангів подачі повітря від компресора та системи охолодження – на наступній схемі:

Як баластний резистор можна використовувати будь-який відповідний електронагрівальний прилад потужністю від 3 до 5 кВт, наприклад підібрати кілька кип'ятильників, з'єднаних паралельно.

Дросель випрямляча має бути розрахований на струм до 20 A, наш екземпляр містить близько сотні витків товстого мідного дроту.

Діоди підійдуть будь-які, розраховані струм від 50 А і вище, і напруга від 500 V.

Будьте обережні! Цей пристрій використовує безтрансформаторне живлення від мережі.

Повітряний компресор для подачі робочого тіла взятий автомобільний, а для прокачування рідини, що охолоджує, по замкнутому контуру використовується автомобільний омивач скла. Електроживлення до них підводиться від окремого 12-вольтового трансформатора з випрямлячем.

Трохи про плани на майбутнє

Як показала практика, і ця конструкція теж виявилася експериментальною. Нарешті отримано стабільну роботу протягом 5 - 10 хвилин. Але до повної досконалості ще далеко.

Змінні аноди поступово вигоряють, а робити їх з міді, та ще з різьбленням, важко, краще б без різьблення. Система охолодження не має прямого контакту рідини зі змінним анодом і через це теплообмін залишає бажати кращого. Найбільш вдалим був варіант з прямим охолодженням.

Деталі виточені з напівфабрикатів, які були під рукою, конструкція в цілому занадто складна для повторення.

Також необхідно знайти потужний трансформатор, що розв'язує, без нього користуватися плазматроном небезпечно.

І на завершення ще знімки плазматрона при розрізанні дроту та сталевих пластинок. Іскри летять майже на метр :)

Домашні фахівці, що займаються обробкою металу, стикаються з необхідністю розкроювати металеві заготовки. Це можна зробити за допомогою кутової шліфувальної машини (болгарки), кисневого різака або плазморізу.

1. Чернівці. Якість зрізу дуже високого рівня. Однак виконати фігурний розкрій неможливо, особливо якщо це стосується внутрішніх отворів із вигнутими краями. До того ж є обмеження щодо товщини металу. Тонкі листи різати болгаркою неможливо. Головна перевага – цінова доступність;
2. Кисневий різак. Може вирізати отвір будь-якої конфігурації. Але досягти рівного зрізу неможливо в принципі. Краї виходять рваними з краплями оплавленого металу. Тяжко ріжеться товщина понад 5 мм. Пристрій не дуже дорогий, але потрібно мати великий запас кисню для роботи;
3. Плазморіз. Доступним цей прилад не закличеш, але висока вартість виправдана якістю зрізу. Після розкрою, заготівля практично не потребує додаткової обробки.

Враховуючи непідйомну для більшості домашніх майстрів ціну – багато умільців «кулібіни» виготовляють плазмовий різак.

Способів кілька - можна створити конструкцію повністю "з нуля", або використовувати готові пристрої. Наприклад – із зварювального апарату, дещо модернізованого під нові завдання.

Виготовити плазморіз своїми руками реальне завдання, але спочатку необхідно зрозуміти, як він працює.

Загальна схема зображена на ілюстрації:

Пристрій плазморізу

Блок живлення.

Він може бути сконструйований по-різному. Трансформатор має великі габарити та масу, але дозволяє різати товстіші заготовки.

Споживання електроенергії вище, це необхідно враховувати під час вибору точки підключення. Такі блоки живлення мало чутливі до перепадів вхідної напруги.

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.

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

Принцип роботи пальника

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

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.

Утворення плазми

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.

На відміну від кумулятивного снаряда, процес утворення плазми в плазмотроні регульований.

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 плазмореза із зварювального інвертора своїми руками найскладнішою частиною робіт є виробництво якісної різальної головки (плазмотрону).

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 потрібний 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.

Різання металу здійснюється декількома способами - механічним методом, дуговим зварюванням або впливом плазми з високою температурою. В останньому випадку джерелом живлення можна використовувати інвертор. Для виготовлення своїми руками ефективного плазморізу потрібно ознайомитися зі схемою та принципом роботи пристрою.

Схема плазмового різака

Обробка металевих поверхонь, їх різання та контрольоване деформування відбувається за допомогою струменя повітря або інертного газу. Тиск і наявність займистого компонента (електроду) забезпечує формування області плазми. Вона впливає високою температурою і тиском на область заготівлі, внаслідок чого відбувається її розрізання.

Особливості виготовлення плазморізу на основі інверторного зварювального апарату:

• Попередній розрахунок потужності обладнання. Визначальний параметр - товщина і властивості матеріалу, що розрізається.
• Мобільність конструкції та її габарити.
• Тривалість безперервного різання.
• Бюджет.

Останній показник не повинен впливати на якість, а головне – безпека саморобного плазмового різака. Рекомендується використовувати максимум компонентів заводського виробництва.

Інверторний зварювальний апарат – це джерело дуги для розпалювання плазми. Також він застосовується за прямим призначенням – формування сполучних швів. Для комплектації плазморізу потрібно набувати тільки заводських моделей, оскільки саморобні не зможуть забезпечити стабільність роботи.

Для забезпечення мобільності потрібно придбати інвертор із функцією аргонодугового зварювання. У його конструкції передбачено місце підключення шланга від джерела повітря чи інертного газу. Середня вартість - 19 500 рублів.

Додатково потрібні такі компоненти:

• Різак з функцією подачі електрики, дроту (електроду) та повітря.
• компресор. Він потрібний для нагнітання газу, альтернатива – заправлені балони.
• Кабель шланговий пакет. Це магістралі для електрики, повітряний шланг та пристрій для подачі дроту.

Зі всього переліку зробити своїми руками можна тільки ручку для різака. Саме вона найчастіше виходить з ладу через постійну температурну дію. Розміри та експлуатаційні властивості інших компонентів повинні відповідати стандартам якості.

Покрокова інструкція зі збирання

По суті, плазморіз не виготовляється, а збирається з вищеописаних елементів. Попередньо перевіряється можливість підключення окремих компонентів, уточнюються режими роботи - величина струму, що подається від інвертора, інтенсивність повітряного струменя, температура плазми.

Додатково потрібно використовувати манометр для контролю тиску повітряної магістралі. Оптимальний варіант розташування – на корпусі. На тримачі він заважатиме точному формуванню різу.

Порядок роботи:

1. Перевірити живлення інвертора.
2. Проконтролювати герметичність повітряної магістралі.
3. Встановити тиск струменя інертного газу на потрібний рівень.
4. Підключити негативний електрод інвертора до заготівлі.
5. Перевірка дуги, активація подачі повітря.
6. Плазмове різання.

Ширина різу має бути невеликою, без істотної деформації металу по краях. Максимальна товщина оброблюваного матеріалу – до 3 мм. При збільшенні цього параметра інвертор замінюється більш потужний трансформатор.

У процесі різання виникають проблеми – відсутність комплектуючих, нестабільний режим встановлення. Імовірні наслідки – неможливість продовжувати роботу, неякісний рез. Вихід – ретельно підготуватись до цього заходу.

• Запасні прокладки для повітряної магістралі. Часте перемикання призводить до їх стирання та втрати герметичності.
• Якість сопла. При тривалому температурному впливі може засмічитися, змінити геометрію.
• Електроди лише з тугоплавких матеріалів.
• Причина поломки саморобних різаків – поява 2-х повітряних вихорів, що призводить до деформації сопла.
• Обов'язково виконувати роботи лише у захисному одязі.

У промисловості зварювання за допомогою плазмового апарату застосовується досить часто, коли слід проводити процедури з високою температурою. Незважаючи на всю складність побудови процесу та його особливий принцип дії, плазмове зварювання своїми руками цілком можливе. Головним температурним джерелом тут є плазма, яка виходить шляхом переходу до нового агрегатного стану одного з горючих газів. Це відбувається в пристрої, що зветься плазмотрон.

Цей різновид відмінно підходить для роботи з усіма металами, так як крім високої температури плазма є ще й додатковим захистом. Саморобне плазмове зварювання може працювати з нержавіючою сталлю, алюмінієм і навіть із тугоплавкими металами. Незважаючи на те, що найчастіше використовують цю технологію в сучасних високотехнологічних областях, таких як авіаційна промисловість, періодично виникає потреба у високотемпературному зварюванні та інших областях. Відповідно, плазмове зварювання своїми руками стає все більш затребуваним для менш відповідальних місць застосування.

Однією із особливостей такого методу є висока глибина проплавлення металу. Висока температура плазми, що досягає кількох десятків тисяч градусів Цельсія, дозволяє проплавляти метал до 1 см за один прохід. Зварювання може вестись у будь-якому просторовому положенні, тому тут представлений універсальний метод з'єднання.

Режими плазмового зварювання

Ця технологія найчастіше застосовується для роботи з тугоплавкими металами, такими як титан, мідь та інші. Щоб досягти високої якості з'єднання, слід враховувати як властивості самих металів, а й умови проведення зварювального процесу плазмою. Щоб усе пройшло максимально надійно, слід орієнтуватися за такими режимами:

Схема плазмового апарату

Щоб зробити плазмове зварювання своїми руками, креслення є одним з основних моментів, оскільки вони містять усі основні конструкційні елементи. Незалежно від того, з яких деталей ви збираєтеся робити техніку, схема допомагає визначити дрібні компоненти, які повинні туди входити. Тут наведено силову схему плазмотрону:

Схема плазмотрону - силова частина

Плазморіз є основною особливістю таких установок, оскільки у ньому утворюється плазма. У ньому полягає і основна складність, коли створюється плазмове зварювання своїми руками з інвертора. Тут представлена ​​схема управління цим пристроєм:

Схема плазмотрону - система управління

Устаткування для збирання плазмового апарату

Для створення працездатного апарату знадобиться:

• , Наприклад, для ;
• Балон із аргоном;
• Редуктор для балона;
• Сопло з електродом із вольфраму;
• Фторопластова трубка;
• Пруток із молібдену або танталу;
• Мідні трубки;
• Баласт електронний;
• Проведення;
• Хомути;
• Листова мідь завтовшки до 2 мм;
• Клеми;
• Гермоввод;
• Гумовий шланг;
• Випрямляючий блок живлення.

Процес складання

Особливості плазмового зварювання вимагають точного проведення процедур, щоб отримати надійний і безпечний пристрій. Сопло для даного апарату виточується з міді, тому що в іншому випадку його доведеться часто міняти. Замість міді можна використовувати титан, який прослужить набагато довше. Розмір отвору в соплі вибирається дослідним шляхом. Як правило, починають з мінімальних значень 0,5 мм і поступово доходять до 2 мм.

Розмір конусного зазору між анодом на соплі та вольфрамовим катодом повинен становити до 3 мм. Сопло вкручують у повну сорочку охолодження. Вона має бути з'єднана з центральним електродом, для чого використовується фторопластовий ізолятор. Для охолодження у сорочці використовується рідина, яка має постійно циркулювати рідину чи антифриз. Даний пристрій складається з двох порожнистих мідних труб. Діаметр внутрішньої становить близько 2 см. Вона знаходиться на передньому кінці зовнішньої трубки діаметр якої становить 5 см, а довжина близько 8 см.

Простір, що знаходиться між внутрішньою і зовнішньою трубою, слід запаяти за допомогою листової міді. Мідні трубки малого діаметра впаюються у сорочку охолодження. Саме за ними згодом циркулюватиме рідина.»

Позитивний заряд на цю систему подаватиметься на спеціальну клему, яку також слід припаяти до корпусу. На внутрішній трубі створюється різьблення, куди ставиться потім знімне сопло, яке виробляється з термостійких матеріалів. Внутрішнє різьблення нарізається також на висунутому кінці зовнішньої труби. До неї пригвинчується фторопластове кільце для ізоляції. На ньому знаходиться кільце центрального електрода.

Труба подачі аргону впивається через стіну труби між ізолятором та сорочкою охолодження. Для живлення системи використається насос на 12В. Позитивний заряд подається на систему з джерела живлення. Баласт служить обмеження струму у системі. Щоб збудити чергову дугу соплом або вольфрамовим електродом потрібно використовувати осцилятор, або якщо його немає, то все можна зробити звичайним контактним способом.