Работу начинают с переделки сварочного трансформатора. Количество витков обмотки выбирают с учетом будущих характеристик оборудования и разрезаемых деталей.
Делаем плазморез из сварочного инвертора своими руками
Практическая конструкция самодельного плазменного аппарата не фантастика. Имея хотя бы обычный сварочный трансформатор или инверторный сварочник, можно создать горелку. Она была бы неплохим дополнением к уже имеющемуся оборудованию. Предельно простая, но рабочая, конструкция изображена ниже.
Катод можно изготовить из вольфрамового сварочного электрода 4 мм. Он фиксируется в держателе стопорным винтом или приваривается. Держатель можно изготовить из стали. Ручка из изолирующего материала. Изолирующая втулка изготавливается из фторопласта, фенопласта, гетинаксовой трубки. Материал должен быть изолирующим, стойким к нагреву. Крышка из стали или латуни.
Анод медный или латунный (желательно помассивнее, но без фанатизма), а сопло из чистой электротехнической меди. Катод подается винтом по мере выгорания. Сопло отвинчивается и меняется по мере износа. Сначала сопло работает хорошо в режиме реза, затем его прочищают рассверливанием, слегка зенкуют от заусенцев. Им еще можно варить и паять некоторое время. И, наконец, утилизировать, переплавив в заготовку для нового сопла.
Резьба между соплом и анодом смазывается графитом. Между держателем катода и крышкой – им же. Можно взять обычный карандаш и мелко растолочь. Такая смазка отлично проводит ток и не закоксуется.
Размеры и толщины зависят от мощности горелки. В этой горелке дуга возбуждается искрой высокого напряжения. Это очень важный момент и об этом чуть ниже.
Схема горелки с контактным поджигом (подвижный катод) окажется гораздо сложнее механически: придется уплотнять подвижный шток, потребуется возвратная пружина и возникнет много побочных проблем. Зачем делать из горелки винтовку М-16? В домашних условиях проще решить задачу электрическими способами. К сожалению, размер статьи не позволяет привести все подробности, но основной принцип будет показан дальше.
Рабочий газ подается через штуцер. А как насчет спирто-водяной смеси? Можно сделать и это. В принципе, для этого достаточно подавать ее в парообразном состоянии от маленького перегонного куба, если вы сможете стабилизировать и регулировать давление пара. Также можно охлаждать анод, слегка распыляя на него воду прямо снаружи. Этот способ охлаждения куда эффективнее проточного. Теплота испарения воды весьма значительна.
Схема осциллятора
Варианты схем осцилляторов (только принцип работы) на рисунках ниже. Красным цветом показано самодельное дополнение оборудования, черным – стандартный покупной сварочный инвертор, вторичная цепь которого упрощенно показана диодом D1 и конденсатором С1. Горелка уже обсуждалась.
Схема последовательного типа
Схема осциллятора последовательного типа
Это осциллятор последовательного типа. Генератор импульсов должен вырабатывать мощные импульсы тока для трансформатора Т2. Это связано с тем, что вторичная обмотка Т2 включена в разрыв цепи сварочного тока и вынужденно имеет малое число витков толстого провода. Конденсатор C2 совершенно необходим, он закорачивает контур высокого напряжения и защищает элементы инвертора в его выходной цепи (да и не только). В домашних условиях лучше выбрать второй вариант.
Схема параллельного типа
Схема осциллятора параллельного типа
Во второй схеме, параллельного типа, первичная обмотка Т2 возбуждается куда меньшим током, чем в предыдущем варианте. Однако, дроссель L2 также необходим как и конденсатор C2 в предыдущей схеме. Дроссель подавляет ток, ответвляемый от цепи высокого напряжения повышающего трансформатора в инвертор и защищает его.
В обеих схемах частота выбирается порядка десятков кГц. Трансформаторы Т2 и дроссель L2 намотаны на ферритовом кольцевом сердечнике или сердечнике от строчного трансформатора телевизора.
Дуга запускается нажатием на кнопку Пуск. В сухой горелке в течение долей секунды должна загореться дуга и войти в режим горения от основного тока инвертора. После прогрева анода на воздухе в качестве рабочего газа, можно постепенно переключать воздух на водно-спиртовую или водно-ацетоновую смесь, если это у вас уже налажено.
Осторожно! В момент запуска на горелке присутствует высокое напряжение. Руки должны быть изолированы от цепи анода и катода. Заземление на схеме показано условно. Заземляться может и цепь анода горелки. Тогда катод оказывается под высоким напряжением.
Посредством сопла из плазматрона выводится мощная струя ионизированного газа, температура которого продолжает быстро расти. Скорость потока достигает 3 м/с. За счет этого осуществляется резка металлических заготовок. При попадании плазмы на поверхность электрический ток передается ей. Изначальная дуга гаснет, образуется новая, называемая режущей.
Подбор элементов
Для изготовления агрегата плазменной сварки требуется обзавестись:
- источником постоянного тока;
- плазмотроном (резаком);
- компрессором мощностью 2-2,5 атмосферы;
- кабель-шлангом;
- кабелем массы.
Рассмотрим каждый из компонентов более подробно.
Источник питания
Когда вопрос подбора разновидности источника питания не имеет принципиального значения, следует выбрать инвертор.
Легковесное компактное устройство функционирует от бытового источника электротока 220 В.
Он очень просто настраивается, потребляет мало электрической энергии. Основная часть сварочных бытовых инверторов имеет рабочий коэффициент 50% и выше. Они обладают системой охлаждения. Платы не сильно нагреваются, в сравнении с устройством иного оснащения.
В некоторых случаях в качестве источника питания для плазмореза может использоваться сварочный трансформатор, который преобразует переменный электрический ток в сварочный. Он более мощный, дает возможность резать металл до 100 миллиметров. Переделать трансформатор легче, чем иные выпрямители.
Однако он обладает рядом отрицательных качеств для использования его в домашних условиях:
- тяжеловесный;
- большой;
- функционирует от 3-фазного электротока 380 В;
- берет много электрической энергии;
- имеет невысокий коэффициент полезного действия.
Вследствие компактности и легковесности плазморезы на базе инверторов можно практиковать при проведении работ даже в самых малодоступных областях, что неосуществимо для чрезмерно больших и тяжеловесных сварочных трансформаторов.
Большой плюс инверторных источников питания — это то, что они наделены высоким коэффициентом полезного действия. Это делает их довольно экономичными в вопросе потребления электрической энергии приспособлениями. Единственный недостаток применения инверторных плазменных резаков – сложность разрезания чрезмерно толстых материалов.
Резак
Резак (плазмотрон, генератор плазмы) – это крайне важная деталь оснащения, имеющая сложное устройство. В плазмотроне совершается формирование струи плазмы под воздействием электротока и ламинарного потока (направленного воздушного потока). Выбор плазмотрона должен осуществляться самым тщательным образом, потому что это ключевой конструкционный компонент.
Одним из вариантов создания такого устройства является изготовление его из обычной горелки для аргонодуговой сварки. В ней имеется большая часть требуемых компонентов:
Сборка аппарата
Сборка самодельной установки плазменной резки состоит в компоновке всех составляющих шлангами и кабелями:
- кабеля для массы, вспомогательной электродуги и электрода подсоединяются к надлежащим клеммам на сварочном инверторе;
- воздушный шланг фиксируется к ресиверу для компрессора;
- электропроводка, идущая к выключателю с механизмом мгновенного действия на ручке, крепится к схеме управления.
Для формирования потока плазмы необходим не только ток, но и направленный поток сжатого воздуха. За него отвечает компрессор, этот элемент подбирают в соответствии с толщиной металла для реза. В частности, производительность 190 л в минуту позволит обрабатывать заготовки до 30 мм, 170 л в минуту — до 20 мм и так далее.
Делаем плазменный резак своими руками
Плазменная резка своими руками может быть изготовлена в домашних условиях. Неподъемная стоимость на профессиональное оборудование и ограниченное количество представленных на рынке моделей вынуждают умельцев собирать плазморез из сварочного инвертора своими руками.
Самодельный плазморез можно выполнить при условии наличия всех необходимых компонентов.
Перед тем как сделать плазморежущую установку, необходимо подготовить следующие комплектующие:
- Компрессор.
Деталь необходима для подачи воздушного потока под давлением. - Плазмотрон.
Изделие используется при непосредственной резке металла. - Электроды.
Применяются для розжига дуги и создания плазмы. - Изолятор.
Предохраняет электроды от перегрева при выполнении плазменной резки металла. - Сопло.
Деталь, размер которой определяет возможности всего плазмореза, собранного своими руками из инвертора. - Сварочный инвертор.
Источник постоянного тока для установки. Может быть заменен сварочным трансформатором.
Источник питания устройства может быть либо трансформаторным, либо инверторным.
Схема работы плазменного резака.
Трансформаторные источники постоянного тока характеризуются следующими недостатками:
- высокое потребление электрической энергии;
- большие габариты;
- труднодоступность.
К преимуществам такого источника питания можно отнести:
- низкую чувствительность к перепадам напряжения;
- большую мощность;
- высокую надежность.
Инверторы, в качестве блока питания плазмореза можно использовать, если необходимо:
- сконструировать небольшой аппарат;
- собрать качественный плазморез с высоким коэффициентом полезного действия и стабильной дугой.
Благодаря доступности и легкости инверторного блока питания плазморезы на его основе могут быть сконструированы в домашних условиях. К недостаткам инвертора можно отнести лишь сравнительно малую мощность струи. Из-за этого толщина металлической заготовки, разрезаемой инверторным плазморезом, серьезно ограничена.
Одной из главнейших частей плазмореза является ручной резак.
Сборка данного элемента аппаратуры для резки металла осуществляется из таких компонентов:
- рукоять с пропилами для прокладки проводов;
- кнопка запуска горелки на основе газовой плазмы;
- электроды;
- система завихрения потоков;
- наконечник, защищающий оператора от брызг расплавленного металла;
- пружина для обеспечения необходимого расстояния между соплом и металлом;
- насадки для снятия окалин и нагара.
Резка металла различной толщины осуществляется путем смены сопел в плазмотроне. В большинстве конструкций плазмотрона, сопла закрепляются специальной гайкой, с диаметром, позволяющим пропустить конусный наконечник и зажать широкую часть элемента.
После сопла располагаются электроды и изоляция. Для получения возможности усиления дуги при необходимости в конструкцию плазматрона включают завихритель воздушных потоков.
Сделанные своими руками плазморезы на основе инверторного источника питания являются достаточно мобильными. Благодаря малым габаритам такую аппаратуру можно использовать даже в самых труднодоступных местах.
Рекомендации по работе
Чертеж технологии плазменной резки.
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.
