Плазменная резка своими руками из инвертора

Как сделать плазморез из инвертора своими руками?

1. Подбор элементов
   • Источник питания
   • Резак
   • Осциллятор
   • Компрессор
   • Кабель-шланг
   • Кабель массы
2. Сборка аппарата
3. Испытание
4. Советы по эксплуатации

Отслужившие свой срок составные части различных машин и инструментов превосходно подходят для создания полезных в домашнем хозяйстве приспособлений своими руками. Если имеется в наличии ненужный сварочный инвертор, то из него можно изготовить самодельный плазморез или микроплазменную сварку. О том, как переделать устройство для получения неразъемных соединений посредством сварки металла в приспособление, которое может разрезать крепкий материал, будет во всех подробностях изложено в данной публикации.

Инвертор или трансформатор

Существуют различные способы, а также чертежи и схемы, по которым можно сделать плазменный резак. Например, если его делать на основе трансформаторного сварочника, то подойдет схема плазмореза, предоставленная ниже, на которой подробно расписано, какие детали нужны для изготовления данного модуля.

Если у вас уже есть инвертор, то чтобы его переделать в плазменный резак, потребуется небольшая доработка, а именно добавить в электрическую схему аппарата осциллятор. Он подключается между инвертором и плазмотроном двумя способами, как показано на следующем рисунке.

Осциллятор можно спаять самостоятельно по схеме, предоставленной ниже.

Если делать плазменный резак самостоятельно, то выбирать трансформатор в качестве источника тока не рекомендуется по нескольким причинам:

• агрегат потребляет много электроэнергии;
• трансформатор имеет большой вес и неудобен в транспортировке.

Несмотря на это, сварочный трансформатор имеет и положительные качества, например, нечувствительность к перепадам напряжения. Также им можно резать металл большой толщины.

Но преимущества аппарата для плазменной резки на инверторе перед трансформаторным агрегатом налицо:

• малый вес;
• высокий показатель КПД (выше на 30%, чем у трансформатора);
• малое потребление электричества;
• качественная резка благодаря более стабильной дуге.

Поэтому предпочтительнее сделать плазморез из сварочного инвертора, чем из трансформатора.

Что нужно для плазмореза

Проще всего построить плазменный аппарат для резки на базе инверторного сварочного аппарата. Плазморез своими руками из инвертора отличается относительно простой конструкцией, работоспособностью, доступностью основных узлов и деталей. Которые нет возможности купить, можно сделать самостоятельно в условиях мастерской средней оснащенности оборудованием.

Самодельный аппарат плазменной резки не оборудуется ЧПУ — в этом его недостаток и преимущество. Недостаток состоит в том, что сложно изготовить две абсолютно точные детали при управлении вручную. Даже мелкие серии заготовок будут в чем-то отличаться.

Преимущество же состоит в том, что один из самых дорогостоящих узлов не придется покупать. Сделать его под силу не каждому инженеру высшей квалификации, а собирать из готовых узлов — то же, что покупать новое устройство. Для мобильного резака ЧПУ не нужно, в силу других задач, которые он выполняет.

Главными составными частями самодельного плазмореза являются:

• источник постоянного тока;
• плазмотрон;
• осциллятор
• компрессор или баллон со сжатым газом;
• шланги подключения;
• кабеля питания.

Как видно, ничего особо сложного в состав аппарата не входит. Но сложности начинаются при ближайшем рассмотрении характеристик того или иного узла.

Источник тока

Кроме того, трансформаторы отличаются невысоким КПД, что приведет к повышенному расходу электроэнергии при резке металла. Схема с использованием инвертора несколько проще и удобнее в эксплуатации, как и выгоднее по затратам энергии. Из сварочного инвертора получится довольно компактный плазморез, который без труда справиться с резкой металла толщиной до 25-30 мм. Именно для таких толщин применяются и промышленные установки. Плазменный резак на трансформаторе сможет обрабатывать более толстые заготовки, но это требуется реже. Все преимущества плазменной резки проявляются именно на тонких и сверхтонких листах. Это:

• точность линии;
• гладкость кромок;
• отсутствие брызг металла;
• нет перегретых зон вблизи места взаимодействия дуги и металла.

Самодельный плазморез собирается на базе любого инверторного аппарата для сварки. Количество режимов работы не имеет значения — нужен только постоянный ток силой более 30А.

Плазмотрон

В данном случае мы рассматриваем плазмотрон прямого действия для резки металлов. Дуга возникает между резаком и обрабатываемой деталью. Существуют еще плазмотроны косвенного действия, которые режут плазменной струей, но о них будет сказано ниже. Плазморез из инвертора рассчитан на прямое действие.

Кроме электрода и сопла, которые являются расходными материалами и могут заменяться по мере износа, в корпусе плазмотрона есть изолятор, разделяющий катодный и анодный узлы и небольшая камера, в которой подаваемый газ завихрятся. В сопле конической или полусферической сделано тонкое отверстие, сквозь которое вырывается раскаленный до температуры 5000-3000 0 С газ.

Подается в камеру газ из баллона или от компрессора по шлангу, совмещенному с кабелями питания, которые образуют шлангово-кабельный пакет. Они соединены в одном изоляционном рукаве, или соединены в виде жгута. Газ поступает в камеру через прямой патрубок, расположенный сверху или сбоку вихревой камеры, которая нужна, чтобы рабочая среда перемещалась только в одну сторону.

Как работает плазмотрон

Этот вид материального состояния отличается тем, что практически все атомы ионизированы, то есть электрически заряженные. Кроме того, давление в камере резко возрастает и газ вырывается наружу в виде раскаленной струи. При поднесении плазмотрона к детали, возникает вторая дуга, более мощная. Если сила тока от осциллятора равна 30-60 А, то рабочая дуга возникает при 180-200 А.

Эта дуга дополнительно разогревает газ, которые разгоняется под действием электрических сил до чрезвычайно высокой скорости — до 1500 м/с. Комбинированное действие высокой температуры плазмы и скорости движения разрезает металл по очень тонкой линии. Толщина разреза зависит от свойств сопла.

По-другому работает плазмотрон косвенного действия, в нем в качестве основного анода выступает сопло. Из резака вырывается не дуга, а поток плазмы — струя, которая и режет не токопроводящие вещества. Оборудование-самоделка с такими плазмотронами работает очень редко.

Из–за сложности устройства плазмотрона и тончайших настроек изготовить его практически невозможно самостоятельно, несмотря на простые чертежи, которые есть в интернете. Он работает под высокими давлениями и температурами и становится попросту опасным, если что-то сделать не так. Плазморез по чертежам своими руками можно собрать из готовых деталей, которые продаются в магазинах сварочного оборудования. Но, как и большинство машин и механизмов, сборка из комплектующих стоит дороже, чем готовый резак в сборе.

Осциллятор

А электрическая примерно так (один из вариантов):

Как выглядит и работает самодельный осциллятор видно на видео. Если сборкой электросхем и поиском деталей нет времени заниматься, воспользуйтесь осцилляторами заводского изготовления, например ВСД-02. Его характеристики лучше всего подходят для работы с инвертором. Подсоединяется осциллятор в схему питания плазмотрона параллельно или последовательно, в зависимости от требований инструкции конкретного прибора.

Подбор конструктивных элементов для оборудования

Чтобы изготовить плазморез из инвертора своими руками необходимо правильно выбрать соответствующие конструктивные элементы:

• компрессор;
• плазмотрон;
• электроды;
• сопло;
• плазморез.

В первую очередь, следует предусмотреть наличие инверторного сварочного аппарата, который будет являться источником питания. Благодаря ему должна обеспечиваться подача электрического напряжения на аппарат, в заданном диапазоне значений. Если отсутствует инвертор, то можно использовать вместо него обыкновенный трансформатор.

Подбор плазмотрона должен происходить особенно тщательно, поскольку это основной конструкционный элемент. Воздушный компрессор должен обладать достаточной мощностью, чтобы выполнять резку толстых заготовок.

Также необходимо предусмотреть хорошую длину шлангов, так как это позволит выполнять работу на любых удобных расстояниях. Кроме этого, к плазмотрону следует подбирать соответствующие электроды, которые изготавливаются из подходящих материалов. К таким надежным составляющим относят электроды из тория, бериллия, гафния и циркония. Они обладают положительными характеристиками благодаря тому, что при нагреве на их поверхности создается тугоплавкая оксидная пленка. Это позволяет обеспечить высокую защиту и предотвратить поломку инструмента.

Сопло и его технические характеристики влияют на достижение общего результата и качество рабочего процесса. Наиболее оптимальным вариантом является диаметр сопла — 30 мм. На то, как качественно и аккуратно выполнен разрез влияет длинновой размер сопла. Чем длиннее тем лучше, однако чрезмерная длина может привести к его быстрому износу и преждевременной замене.

Работу плазмореза обеспечивает компрессор, нагнетая струю воздуха под давлением. При этом, посредством него не только подается воздушный поток, он также обеспечивает дополнительную охлаждающую систему.

Варианты прямого и косвенного действия

Конструкция горелки плазмореза довольно сложная, выполнить в домашних условиях даже при наличии различных станков и инструментов сложно без высокой квалификации работника. Поэтому изготовление деталей плазмотрона нужно поручить специалистам, а еще лучше приобрести в магазине. Выше была описана горелка плазмотрона прямого действия, она может резать только металлы.

Существуют плазморезы с головками косвенного действия. Они способны резать и неметаллические материалы. В них роль анода выполняет сопло, и электрическая дуга находится внутри горелки плазмореза, наружу под давлением выходит только плазменная струя.

При простоте конструкции устройство требует очень точных настроек, в самодеятельном изготовлении практически не применяется.

Источник тока

Плазменная резка требует того, чтобы сила тока была, по крайней мере, как для сварочного аппарата средней мощности. Ток такой силы вырабатывается обыкновенным сварочным трансформатором и инверторным аппаратом. В первом случае конструкция получается условно мобильной: из-за большого веса и габаритов трансформатора ее перемещение затруднено. Вместе с баллоном сжатого газа или компрессором система получается громоздкой.

Трансформаторы имеют невысокий КПД, из-за чего расход электроэнергии при резке металла получается повышенным.

Схема с инвертором несколько проще и удобнее, а еще более выгодна в плане затрат энергии. Из сварочного инвертора выйдет довольно компактный резак, который разрежет металл толщиной до 30 мм. Промышленные установки режут металлические листы такой же толщины. Плазменный резак на трансформаторе способен разрезать даже более толстые заготовки, хотя подобное требуется не так часто.

Плюсы плазменной резки видны как раз на тонких и сверхтонких листах.

• Гладкость кромок.
• Точность линии.
• Отсутствие брызг металла.
• Отсутствие перегретых зон около места взаимодействия дуги и металла.

Самодельный резак собирается на базе инверторного сварочного аппарата любого типа. Неважно, какое количество рабочих режимов, нужен лишь постоянный ток силой больше 30 А.

Рекомендации по работе

При работе на аппарате плазменной резки для достижения наилучших результатов нужно соблюдать рекомендации:

• регулярно проверять правильность направления струи газовой плазмы;
• проверять правильность выбора аппаратуры в соответствии с толщиной металлического изделия;
• следить за состоянием расходных деталей плазмотрона;
• следить за соблюдением расстояния между плазменной струей и обрабатываемым изделием;
• всегда проверять используемую скорость резки, чтобы избежать возникновения окалин;
• время от времени диагностировать состояние системы подвода рабочего газа;
• исключить вибрацию электрического плазмотрона;
• поддерживать чистоту и аккуратность на рабочем месте.

Переделка из инверторного аппарата

Правильно собрать плазморез из сварочного инвертора своими руками можно, тщательно изучив принципы изготовления, купив все нужные детали.

Чертеж плазмореза на основе инвертора

Самодельные устройства рекомендуется собирать по типовым схемам, например на основе аппарата АПР-91. Необходимо четко придерживаться готовых чертежей. Это поможет правильно установить все конструктивные элементы, сделать работоспособное устройство.

Схема и изготовление осциллятора

Блок используется для генерации высокочастотных токов. Он функционирует в импульсном или непрерывном режиме. Осциллятор помогает быстро подготовить резак к работе.

Электрическая схема этого узла включает в себя:

• преобразователь (выпрямитель);
• ряд конденсаторов;
• блок питания;
• управляющие элементы;
• импульсный модуль;
• датчик напряжения.

Все компоненты размещают на текстолитовой плате толщиной более 1 см. Осциллятор включают в цепь параллельно с инвертором.

Необходимые детали и возможность их самостоятельного изготовления

Для изготовления плазмореза требуется мощный источник питания. Лучший вариант – сварочный инвертор, выдающий стабильное напряжение.

Также потребуются следующие компоненты:

1. Блок питания. Для формирования этого узла используют сварочный инвертор, работающий с постоянным током. Переделывать его не нужно: устройство обладает всеми необходимыми для работы параметрами.
2. Плазмотрон. Этот компонент рекомендуется покупать в готовом виде, создавать его самостоятельно сложно.
3. Осциллятор. Устройство паяют по простой схеме. Однако людям, не разбирающимся в электротехнике, рекомендуется приобретать модуль в готовом виде.
4. Компрессор. Для самодельного агрегата подойдет любая деталь, например от краскопульта.
5. Кабель-шланг. Этот элемент можно сконструировать из кислородного шланга и стандартного провода. Однако желательно приобрести готовый набор, включающий все необходимые компоненты.
6. Кабель массы. Снабжается зажимом для фиксации на разрезаемой детали.

Процесс сборки плазмореза

Для подготовки оборудования к использованию плазмотрон соединяют с компрессором и инвертором.

Для этого потребуются кабель-пакеты, с которыми работают так:

1. Провод подачи электрического тока применяют для соединения электрода с инверторным сварочным аппаратом.
2. Воздушный шланг подключают к плазменной горелке и компрессору. В результате из воздушного потока должна образовываться струя плазмы.

О дальнейшей эксплуатации

Разрезаемый металл расплавляется только в точках воздействия, поэтому важно следить за перемещением потока. При смещении воздушно-плазменной струи качество работы ухудшается. Для соблюдения важного требования применяют тангенциальный способ подачи газа в камеру сопла.

Также следят, чтобы одновременно не формировались 2 плазменные струи. Из-за этого инвертор быстро выходит из строя.

Во время резки контролируют следующие показатели:

1. Скорость движения воздуха. Она не должна резко повышаться. Качественный срез получается, если параметр составляет 800 м/с.
2. Силу тока, подаваемого инвертором. Она должна составлять не более 250 А.

Как устроен плазморез

Любой плазменный резак состоит из нескольких частей:

• плазмотрона, отвечающего непосредственно за создание потока ионизированного газа;
• сварочного трансформатора, выполняющего функции источника питания;
• компрессора для нагнетания воздуха, проходящего через плазмотрон;
• осциллятора, подающего напряжение для формирования раскаленного потока при включении в работу.

Также в комплект устройства обязательно входят кабели, соединяющие сварочный аппарат и горелку, и шланги для подачи воздуха или другого газа из компрессора.

Принцип работы плазмореза состоит в том, что при включении агрегата трансформатор подает напряжение на электрод и сопло. Осциллятор формирует электрическую дугу, а под действием последней разогревается до 8000 °С подаваемый в резак газ. Раскаленный поток с высокой скоростью выходит из сопла и касается разрезаемой детали, а ток идет через трансформатор, после чего специальное реле отключает осциллятор и вспомогательную дугу.

Преимущество плазмореза перед газовым резаком

Одним из самых простых устройств для резки металла является газовый резак. Такой прибор стоит небольших денег и расходные материалы к нему также недороги. Но при выполнении газосварочных работ происходит нагрев слишком большой площади металла.

По этой причине материалы, обладающие большой теплопроводностью могут покоробиться и изменить цвет. Как в месте плавления металла, так и на значительном удалении от термического воздействия пламени горелки.

Преимущество плазмореза заключается в том, что удаётся получить очень тонкую струю раскалённого газа, которая будет воздействовать на небольшую площадь поверхности, что позволит значительно уменьшить нагрев детали.

Компрессор и кабель-шланги

Большинство самодельных плазморезов включают в свою схему компрессор и пути подачи воздуха к горелке. Это важная часть устройства, позволяющая развивать температуру электрической дуги до 8000 градусов, и обеспечивающая процесс резки. Дополнительно, компрессор продувает каналы оборудования и плазмотрона, осушая систему от конденсата и удаляя частички мусора. Возможность прохождения сжатого воздуха по горелке содействует охлаждению работающих частей.

В свой плазмотрон можно установить простой компрессор, применяемый при покраске пульверизатором. Подсоединение к аппарату выполняется тонким шлангом и соответствующим разъемом. На входе устанавливается электроклапан, регулирующий подачу воздуха в систему.

Канал от плазмореза к горелке содержит уже электрическую составляющую (кабель для запитки электрода), поэтому используют более толстый шланг, например от старой стиральной машинки, внутрь которого помещают провод электросети. Подающийся воздух будет одновременно охлаждать кабель. Массу выполняют из провода сечением более 5 мм квадратных, с зажимом на конце. Если контакт массы будет плохим, то дежурная дуга не сможет переключаться на рабочую. Поэтому зажим важно покупать сильный и надежный.

Собрать плазморез в домашних условиях при помощи видео и купленных комплектующих вполне возможно. Рабочий инвертор и схема послужат основой для реализации цели. А вышеприведенные советы помогут лучше понимать процесс и предназначение каждого элемента в сборке.