Плазменная резка своими руками

Плазменная резка представляет собой способ резки металлов с применением вместо резца в качестве режущего инструмента струи плазмы. Между электродом и соплом аппарата или поверхностью разрезаемого металла зажигается электрическая дуга. В сопло аппарата в свою очередь подается под давлением газ, который превращается в плазму под воздействием электрической. Плазма нагревается до 5 - 30 тысяч градусов, а скорость работы составляет пределах 500-1 500 метров в секунду.

Содержание:

1. Понятие плазменной резки
2. Достоинства плазменной резки
3. Принцип работы аппарата плазменной резки
4. Выбор аппарата плазменной резки
   • Виды аппаратов плазменной резки
   • Мощность аппарата
   • Скорость и время резки
   • Плазменная горелка
   • Внешние параметры аппарата
5. Использование аппарата плазменной резки

Понятие плазменной резки

Различают поверхностную и разделительную плазменную резку металла. Широкое распространение на практике нашла именно вторая методика. Сама резка может осуществляться двумя способами: плазменной струей или дугой. При резке металла плазменной дугой включается разрезаемый металл в электрическую цепь. Дуга образуется между изделием и вольфрамовым электродом. При резке плазменной струей в электрическую цепь изделие не включается. Дуга в резаке возникает между двумя электродами.

Обычно плазменную резку проводят в атмосфере. Резка при применении дополнительной среды выступает дальнейшим усовершенствованием - при помощи такой среды ограничивается длина дуги. При толщине металлического листа в пару миллиметров и использовании кислорода как параллельность обработанных поверхностей сопоставима с данным параметром при лазерной резке. Получение параллельных поверхностей возможно при резке листов, которые имеют толщину вплоть до 10 миллиметров.

При плазменной резке низколегированных и мягких сталей предпочтительнее использовать в качестве режущего газа кислород. Расплавленное железо отличается пониженную вязкость, поэтому разжиженный материал из паза легче удаляется. В результате кромки образуются практически без заусенцев. Ещё одним преимуществом применения кислорода является уменьшенное содержание в обработанных кромках азота.

Как режущий газ иногда используется азот. При этом для резки аналогичной толщины листа требуется меньшая сила электротока и тратятся меньшие термические нагрузки на электроды, срок службы которых существенно увеличивается. Если не уменьшать нагрузки, то возможно возрастание содержания азота в кромке, что отрицательно сказывается при выполнении дальнейшей работы. Иногда как более дешевый газ используется воздух, но он уменьшает срок службы сопел и электродов, а также повышает содержание на порезанных кромках азота по сравнению кислородом.

Достоинства плазменной резки

С помощью оборудования для плазменной резки вы можете обрабатывать почти любые металлы – черные и цветные, а также тугоплавкие. Посредством плазменной резки можно обрабатывать металлы в несколько раз быстрее газовой резки. Технология плазменной резки позволяет получать заготовки без каких-то ограничений по геометрической форме. Возможен и процесс сложной фигурной резки.

Подобная технология позволяет разрезать металл точно и быстро, причем процедура эффективна при работе с металлом разной толщины — близко 0,5 - 50 миллиметров. Методика плазменной резки в отличие от кислородной технологии резки позволяет разрезать железосодержащие материалы и материалы, что железа не содержат. Применение плазменной технологии для резки металла, не содержащего железа, является более быстрой, безопасной и эффективной альтернативой механической резке.

Плазменная резка металла по техническим характеристикам и скорости резки является особенно эффективной для прямых резов, к примеру, для резания листов и зачистки кромок, для обработки профилей. Серьёзным преимуществом по сравнению с лазерной резкой является возможность обработки более широких листов металла, резки листов под углом для будущей сварки и получения деталей с небольшими дефектами на поверхности, окалинах и загрязнениях.

При плазменной резке получаются намного меньшие затраты на метр длины металла. Поэтому данная методика в последнее время получила широкое распространение на крупных производствах. При использовании дополнительной среды плазменная резка может применяться на воздухе и даже под водой. Именно вода, попадающая между соплом и плазмой, выступает дополнительной средой при резке алюминия и легированных сталей, обработке низколегированных и мягких сталей.

Принцип работы аппарата плазменной резки

Аппарат для плазменной резки предназначается для высокотемпературного местного нагрева струей плазмы поверхностей материалов, которые имеют малую толщину, в процессе термической обработки. Применение аппарата плазменной резки — резка электропроводного и неэлектропроводного материала, пайка и сварка высокотемпературными припоями, поверхностная термообработка (закалка, местный отжиг, огневая зачистка), сварка черного и цветного металла и другие работы, которые связаны с высокотемпературным местным нагревом.

Реализуется в плазменной горелке технология получения из водяного пара плазмы. Принцип плазменной резки металла в общих чертах можно описать так: в узком канале сопла зажигается электрическая дуга, через этот канал продувается водяной пар, интенсивно охлаждая дугу. Водяной пар при этом ионизируется, и в результате чего создается плазменная струя, которая имеет температуру порядка 6000 градусов.

В процессе резки металла плазма не нагревает обширные участки металла. Материал, который разрезается плазменным резаком, способен охлаждать намного быстрее, чем металл, что разрезан кислородной резкой. Функция пара рабочей жидкости сведена к охлаждению самых нагруженных частей горелки – катода и сопла, стабилизации столба разряда и выдуванию из сопла дуги. Система подачи пара действует по «открытой схеме»: из резервуара самотеком пар попадает по каналам охлаждения в разрядную камеру и выбрасывается через сопло в атмосферу.

Стабилизация дуги относительно оси центра сопла обеспечивается соосношением сопла и катода специальной конструкции и спирального потока пара при помощи тангенциальной подачи в камеру. В резервуаре горелки размещен запас рабочей жидкости. В резервуаре горелки находится капиллярно-пористый влаговпитывающий материал, который служит для транспортировки рабочей жидкости к поверхности нагревателя с помощью капиллярного эффекта. Источник питания на катоде имеет отрицательный потенциал и на сопле положительный.

Выбор аппарата плазменной резки

Если вы решили прикупить такое оборудование, для начала стоит тщательно проанализировать некие параметры, которые будут влиять на качество работы аппарата плазменной резки. Есть опции, которые являются принципиально важными для резака, есть – дополнительные, которые в ваших условиях работы могут попросту не понадобиться.

Виды аппаратов плазменной резки

Аппараты плазменной резки делятся на две разновидности: инверторные и трансформаторные.
К достоинствам инверторных аппаратов плазменной резки металла относят такие параметры, как компактность, малое потребление энергии, привлекательный дизайн и небольшой вес. К недостаткам причисляют невысокую продолжительность включения особенно на большом токе и ограничение по максимальной мощности - не больше 70 Ампер. Но главным недостатком выступает то, что инверторные плазморезы являются очень чувствительными к перепадам напряжения.

К достоинствам трансформаторных аппаратов плазменной резки относят высокое продолжение включения и значительную надежность. К тому же при падении напряжения поломки аппарата не происходит, только уменьшается его мощность. Установки с продолжением включения больше 70% можно применять для автоматической резки, где длительность непрерывной работы плазмотрона намного больше, чем при ручной резке. К недостаткам относят размеры и вес, который является значительно большим, чем у плазменных инверторов, а также высшее энергопотребление.

Мощность аппарата

Подбирать номинальную мощность аппарата необходимо зависимо от толщины и вида разрезаемого металла. Толщину металла определяет тип газового потока (азот, воздух) и диаметр сопла. Определите, какой вы будете резать металл, и проверьте мощность вашего оборудования. К примеру, аппарат, который имеет входную мощность 60 или 90 Ампер, способен резать металл, что отличается толщиной до 30 миллиметров.

Аппарат подобного типа предназначен для использования в разных отраслях промышленности, при проведении работ в автомобильных ремонтных и домашних мастерских. Если вы желаете резать толстый металл, то стоит выбрать аппарат с номинальной мощностью 90 или 170 Ампер, как на фото плазменной резки металла на нашем сайте. Используя данный аппарат, вы сможете порезать металл, который имеет толщину до 50 миллиметров.

Обязательно стоит проверить первичное напряжение и силу тока, что необходима для источника питания. Также стоит определить, нужен ли вам универсальный аппарат, что способен работать с разным током и напряжением. Некоторые аппараты могут работать только с напряжением 380 или 220 Вольт, однофазным или трехфазным током питания. В некоторых аппаратах зарубежного производства предусмотрена функция Auto-Line, что позволяет подсоединять оборудование к любой электрической сети.

Скорость и время резки

Перед покупкой аппарата сварочной резки нужно проверить скорость резки данного оборудования. Обычно этот показатель измеряется сантиметрами в минуту. Некоторые аппараты могут перерезать металл, который имеет толщину 30 миллиметров, на протяжении 5 минут, другие – за одну минуту. Скорость резки является очень важной характеристикой, особенно когда нужно уменьшать расходы времени.

При покупке аппарата плазменной резки нужно обратить внимание на продолжительность его работы - время, на протяжении которого аппарат может работать без перегрева. Если длительность работы составляет 60 %, то аппарат может работать без перерыва 6 минут, а в течение 4 минут ему нужно охлаждаться. Очень важна высокая продолжительность для выполнения длинных разрезов или использования аппарата при повышенной температуре.

Продолжительность работы указывается, как правило, для максимальной мощности аппарата. Если вы будете использовать оборудование с меньшей мощностью, то продолжительность его работы соответственно увеличится. Температура среды, где эксплуатируется аппарат плазменной резки, также влияет на этот показатель.

Плазменная горелка

Выбирать плазматрон необходимо в зависимости от особенностей продуктов или материалов, которые вы будете резать. Плазменная горелка всегда должна иметь достаточную мощность для обеспечения качественной резки в тяжелых условиях и быть стойкой к ударам при интенсивной эксплуатации. Вы можете использовать плазматроны различной конструкции.

Плазматроны с медным соплом являются более прочными, чем аппараты с керамическим соплом, практически не бьются, имеют воздушное охлаждение. Рукоятки могут комплектоваться дополнительными элементами, что крепятся к плазматрону и поддерживают наконечники на необходимом расстоянии от рабочей поверхности - 1,6-3 миллиметра. Посмотрите видео о плазменной резке металла - это существенно облегчает работу оператора.

Длина дополнительного элемента, то есть расстояние между плазменной горелкой и рабочей поверхностью, зависит от необходимой силы тока и толщины разрезаемого металла. При использовании малых токов можно прикоснуться соплом к поверхности металла. При использовании большого тока (больше 60 Ампер) расстояние между поверхностью металла и плазматроном должно быть минимум 1,6-4,5 миллиметров.

При выборе плазменной горелки рекомендуется выяснить, для какой цели она будет служить, потому что возможны разные конструкционные решения. Если горелка будет использоваться только в пределах малых токов и разрезать исключительно тонкие листы металла, то защитный газ для охлаждения плазматрона не требуется, и в горелку будет подаваться только воздух, что необходим для резки. Если вы используете плазматрон для резки толстого листового металла, то нужен больший ток, и желательно в плазматрон подавать азот, а не воздух.

Внешние параметры аппарата

Для плазменной резки необходим сжатый воздух и другие комплектующие – электроды для резки и сопло горелки. Поврежденные и изношенные запчасти влияют на качество резки. Низкий уровень квалификации оператора, высокая влажность воздуха, процесс резки толстого листа металла с применением интенсивного режима ускоряют износ таких комплектующих частей. Посмотрите видео о ручной плазменной резке металла - оптимального качества резки можно достичь только при одновременной замене электрода и сопла.

Если вам нужен переносной аппарат, очень важными факторами выступают его размеры и вес. Можно купить небольшой переносный агрегат, который весит меньше 40 килограмм. Также в продаже имеются мощные аппараты, которые весят больше, они служат стационарными постами резки и способны качественно выполнять резку металлов, что отличаются толщиной до 50 миллиметров.

Использование аппарата плазменной резки

Ручную плазменную резку металла при помощи специального оборудования может проводить даже человек без сварочного опыта. Имея аппарат плазменной резки в домашнем обиходе, вы можете осуществлять резку металла и других материалов - пластика, древесины, керамической плитки. Но иногда не по карману купить готовый аппарат, потому что его стоимость, а поэтому и цена плазменной резки слишком высока. В этом случае можно изготовить плазменный резак самостоятельно, купив блок питания и сопло.

Плазменные резаки, созданные своими руками, не уступают по мощности заводским. В качестве рабочего материала для плазмы используют в самодельных аппаратах воздух. Для охлаждения применена жидкая система: полость анодного блока принято заполнять тосолом или обычной водой. Дугу в сопле можно получить при помощи вольфрамового стержня, для изготовления которого берут кусочек электрода. Остальные части продаются в магазинах в качестве комплектующих. Остается только собрать их воедино.

Работая с аппаратами плазменной резки, нужно строго придерживаться правил безопасности, потому что при этой работе имеет место большое число факторов, которые представляют опасность для человека: температура, высокое напряжение, расплавленный металл и ультрафиолетовое излучение. Рекомендуется носить одежду сварщика и под рукой иметь сварочный щиток с затемненными стеклами.

Перед началом процесса плазменной резки металла своими руками необходимо осмотреть защитный щиток, электрод и сопло! Нельзя начинать работу, если электрод или сопло недостаточно закреплены. Не желательно стучать плазматроном для удаления брызг металла, потому что можно его повредить. Для экономии материалов нужно избегать обрыва и частого зажигания плазменной дуги.

При подготовке к работе аппарата плазменной резки в него подается сжатый воздух. Можно выбрать один из трех источников сжатого воздуха: подключение к системе сжатого воздуха, которая имеется на заводе, баллоны сжатого воздуха или воздушный компрессор. Львиная доля аппаратов имеют регулятор, который необходим для подачи и распределения воздуха в системе.

При расчете определенного тока и скорости резки рекомендуется выполнить несколько пробных разрезов при высоком токе. При необходимости, зависимо от скорости резки, вы можете уменьшать ток. Если он является слишком высоким или скорость резки выступает маленькой, разрезаемый металл будет перегреваться и может возникать окалина. Правильно определив ток и скорость резки, вы сможете получить чистый разрез, на котором практически не возникает окалины, а разрезаемый металл не деформируется.

Плазменную резку листового металла принято начинать, размещая горелку близко к краю разрезаемого металла. Дальше нужно нажать кнопку выключателя горелки, после этого зажжется дежурная дуга, а потом режущая дуга. После того, как режущая дуга зажглась, нужно медленно двигать горелку вдоль желаемой линии разреза. Регулировать скорость движения необходимо так, чтобы искры виднелись с обратной стороны листового металла. Дугу направляется под прямым углом к металлу и вниз.

Если на обратной стороне металла не заметно искр, то металл насквозь не прорезался. Это может совершаться из-за чрезмерно большой скорости движения, малого тока или направления струи плазмы к поверхности металла не под углом 90 градусов. По окончании резки горелку следует слегка наклонить в сторону конца разреза или остановится на время, чтобы закончить процесс резки. После того, как была отпущена кнопка выключателя на горелке, воздух для охлаждения горелки некоторое время подаваться ещё будет.

Проплавить отверстие в металле получится, если угол наклона горелки достигнет 40 градусов. Необходимо нажать кнопку выключателя горелки аппарата плазменной резки. Когда загорелась режущая дуга, следует наклонить горелку таким способом, чтобы угол ее наклона достигал 90 градусов. Только тогда дуга сможет насквозь проплавить основной металл. Рекомендуется руководствоваться следующим правилом: данным способом вы сможете проплавить металл толщиной не больше самой высокой толщины разрезаемого металла, что указана в паспорте аппарата плазменной резки.

Таким образом, если нужно раскроить металл или сделать отверстие в цельном металлическом изделии, лучшим вариантом для проведения подобных работ является по технологии и стоимости плазменная резка металла. Для осуществления данной процедуры необходим специальный резак, отличительная особенность которого кроется в том, что резка происходит не благодаря электрической дуге, а за счет образования потока раскаленной плазмы.