Как собрать плазморез своими руками?

Как сделать плазморез из сварочного инвертора своими руками

Плазморез из инвертора своими руками — не самая простая, но осуществимая задача. Собрать резак по металлу в домашних условиях дешевле, чем покупать готовый аппарат.

Можно ли из инвертора сделать плазморез

Чтобы сделать плазморез из сварочного инвертора, в любом случае понадобится докупить некоторые комплектующие. Но аппарат сможет взять на себя роль источника питания. Он будет преобразовывать переменный ток в постоянный и поддержит работоспособность плазмореза.

Во многих случаях идеальным вариантом для конструирования резака считают сварочный трансформатор. Но у него есть свои минусы — агрегат слишком большой, потребляет много энергии и требует подключения к сети 380 В. Сварочный инвертор, в отличие от него, работает от бытовой розетки, экономно расходует электричество и показывает неплохой КПД.

Использовать плазморез из инвертора для сварки можно в гараже без переоборудования электросети

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.

Схемы самодельного плазмореза из сварочного инвертора

Перед сборкой самодельного агрегата необходимо ознакомиться с чертежами. Прежде всего, нужно изучить принципиальную схему устройства плазмореза, которая показывает, как соединены между собой детали.

Принципиальная схема дает представление о сути установки

Также понадобится изучить схему управления плазморезом, сделанным из сварочного инвертора своими руками, подробно и внимательно. Она показывает расположение важнейших регуляторов и кнопок на резаке и блоке управления, а также отображает вольтметр, амперметр, датчики воздуха и давления.

При использовании плазмореза важно контролировать температуру и электрические показатели установки

В последнюю очередь нужно изучить схему подключения элементов установки. На ней указано, как именно требуется соединить части агрегата шлангами и кабелями.

Схема подключения отмечает длину и сечение проводов

Как переделать сварочный инвертор в плазморез своими руками

Переделка сварочного инвертора в плазморез заключается в подготовке нескольких принципиально важных частей аппарата. Их собирают и приобретают по отдельности, после чего соединяют в конечное устройство согласно существующей схеме. Сам инвертор, в отличие от сварочного трансформатора, в усовершенствовании не нуждается, при подключении осциллятора он сможет работать в неизменном виде.

Как сделать плазмотрон

Плазмотрон является одной из важнейших деталей агрегата. Проще всего купить готовый резак, обладающий всеми необходимыми характеристиками. Но также его можно сделать самостоятельно из горелки для аргонодуговой сварки. В этом устройстве присутствует большинство нужных компонентов, в том числе:

• клеммы и кабель для подключения тока;
• рукав и направляющие для подачи газа на сопло;
• вольфрамовый электрод 4 мм с возможностью регулировки положения.

В резаке при включении под воздействием воздуха и электротока формируется струя ионизированного газ

При сборке плазмореза из инвертора резак требуется только немного доработать. Для этого нужно:

• удалить тонкое латунное сопло и поставить прокладку из фторопласта для изоляции;
• поверх нее установить латунный фиксатор для сопла из меди;
• припаять или закрепить на корпусе хомутом кабель для вспомогательной электродуги.

Также на рукоять устанавливают выключатель, отвечающий за перевод самодельного плазмотрона в режим реза.

Как сделать осциллятор

Осциллятор в плазморезе из инвертора необходим для розжига дуги и поддержания ее в стабильном состоянии. Собрать компонент можно самостоятельно, к примеру, из трансформатора микроволновки. Сначала на нем заменяют первичную и вторичную обмотку и комплектуют сердечник кабелем нужного сечения, а затем размещают на плате разрядник для проведения искры и колебательный контур с высокочастотным конденсатором.

Подключение осциллятора в одной цепи с инвертором должно быть параллельным

Сделать деталь можно даже из старой катушки зажигания автомобиля. Но требуется учитывать, что сборка осциллятора может потребовать больших познаний в радиотехнике, чем создание самого плазмореза из инвертора. Поэтому проще всего купить готовый блок.

Как подобрать компрессор

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.

Компрессор лучше всего использовать заводской, но при желании можно взять деталь от холодильника

Важно обратить внимание также на параметры ресивера. Требуется объем больше 50 л, иначе работа плазмореза из инвертора будет неустойчивой.

Как выбрать или сделать кабель массы и кабель-шланг

Кабель массы отвечает за замыкание электродуги сварочного инвертора, выступающего в роли плазмореза, на детали. Его необходимо приобрести в специализированном магазине.

Кабель массы для инверторного плазмореза должен оканчиваться зажимом для металла

Важный элемент самодельного плазмореза — это шланг, объединяющий в себе несколько проводов и трубок. В его конструкцию входят:

• электропроводка для соединения устройства с выключателем;
• шланг компрессора с диаметром 10 мм;
• два электрических кабеля — для массы и для электрода;
• провод для вспомогательной дуги с сечением от 1,5 мм.

Особенное внимание нужно уделить параметрам электрокабеля. Сечение элемента подбирают в соответствии с производительностью инвертора и сделанного на его основе плазмореза. При токе 50 А и тонких металлических заготовках будет достаточно сечения 6 мм, если изоляция на кабеле не ПВХ, а жаростойкая, показатель можно взять еще меньше.

Широкий шланг позволяет компактно закрыть всю кабельную систему инверторного плазмореза

Кабель-шланг можно купить готовый, а можно сделать своими руками из шланга для подводки воды. Внутрь него помещают проводку, гибкую кислородную трубку и электрокабель.

Финальная сборка

После того, как все части плазмореза будут подготовлены, их останется только соединить. Делают это так:

• воздушный шланг закрепляют на ресивере компрессора;
• кабели для электродуги, резака и массы подключают к соответствующим клеммам на инверторе сварки;
• соединяют электропроводкой выключатель на блоке управления и плазмотрон.

Перед первым включением аппарата рекомендуется проверить по схеме правильность подключения и убедиться в надежности креплений.

Проверка работоспособности

Полностью собранный плазморез из инвертора необходимо испытать, прежде чем пробовать выполнить с его помощью конкретные работы. Для этого:

• на инвертор сварки подают питание на десять минут;
• по истечении срока выключают и проверяют, нагрелся ли аппарат;
• при положительном результате включают компрессор;
• при заполненном ресивере открывают клапан подачи воздуха и посылают поток через плазмотрон;
• нажимают на кнопку выключателя на ручке резака и возбуждают вспомогательную электродугу;
• при подаче плазмы через сопло выполняют тестовый рез металлической заготовки.

В первый раз деталь для разрезания нужно брать тонкую и с минимальной плотностью. Но в целом видео о плазморезе своими руками из инвертора показывает, что правильно сконструированный аппарат сможет справляться с заготовками до 10 мм.

В первый раз нельзя использовать плазморез долго, после запуска его выключают и проверяют степень нагрева

Заключение

Плазморез из инвертора своими руками позволяет не тратиться на приобретение дорогого заводского аппарата. Мощность у самодельного устройства не самая высокая, но его возможностей хватает для обработки тонких листов металла.

Сообщества › Самодельный Гаражный Hi-End › Блог › Станок плазменной резки с ЧПУ

Пс-с-с-т, пацаны, хотите немного гаражного хайтека? 😉

Обычно, когда мне было нужно вырезать из листового металла какую-то деталь (или много деталей), я обращался в компанию, занимающуюся лазерной и плазменной резкой, и они решали мою проблему. В какой-то момент мне надоело ждать по 5-7 дней, пока исполнят заказ, ездить по пробкам за вырезанными деталями, искать на производстве кладовщика, чтобы забрать заказ и вот это вот все. Человеческий фактор тоже никто не отменял: то подрядчик что-то вырезать забудет, то сам накосячишь с заказом, и приходится по новой ждать, пока вырежут недостающие позиции. Ну и, наконец, ползучий рост цен на все сделал свое дело, и однажды стало понятно, что заказывать резку на стороне становится просто не выгодно.
Пришло время делать ЭТО — строить станок плазменной резки с ЧПУ.

Просмотрев пару сотен различных видео на Youtube и изучив существующие подходы к строительству подобных станков в гаражных условиях, я решил, что при постройке станка буду максимально экономить на механической части и везде, где только возможно, обходиться материалами, которые можно купить в магазине или на строительном рынке. А вот на электронной части, наоборот экономить не буду.
Основная масса проблем, с которой сталкиваются самодеятельные станкостроители, связана как раз с некорректной работой электроники станка. И часто именно она мешает закончить проект и довести его до стадии «боевой» эксплуатации. Поэтому было решено блок управления станком строить, не увлекаясь кроиловом, а механическую часть собирать с минимальным бюджетом и в дальнейшем модернизировать ее по мере необходимости.

Для тех кому интересны подробности, я изложил все соображения вот здесь:

Начал с разработки конструкции. Базу станка решил собирать из стандартного стального профиля сечением 40х40мм и 60х40мм. Конструкция модульная, что в перспективе облегчит доработку и модернизацию (а она 100% понадобится, потому что в таком сложном проекте сделать все сразу идеально невозможно).

Начали с постройки стола, на который в дальнейшем будут устанавливаться все элементы станка:

Готовый стол. Собран из профиля 40х40. Сварки старались делать как можно меньше, чтобы избежать поводок. Все, что возможно, собирали на болтах с помощью заранее вырезанных лазером зажимных пластин. Такая технология сильно экономит время при сборке т.к. не требуется размечать и сверлить крепежные отверстия в элементах из профиля.

Каретки для перемещения портала собрали из вырезанных лазером элементов. В качестве роликов использовали 608-е подшипники.

Ось Z собирали по тому же принципу. В качестве направляющих использовали стандартный профиль 25х25, из готовых элементов взяли только ШВП и подшипниковые блоки для поддержки ее вала.

Процесс сборки оси Z:

Далее пришла очередь сборки направляющих…

…и установки портала на стол:

Как я уже говорил, не все идеально получается с первого раза. Чаще всего сталкиваешься с неожиданными проблемами, которые приходится исправлять. Наш проект не стал исключением:

Последним этапом стала сборка водяного поддона. Поскольку возможности поставить мощную вытяжку для удаления продуктов горения металла у меня нет, я решил для сборки окалины использовать ванну с водой. Она не так удобна в использовании, как вытяжка, но у нее есть огромное преимущество с точки зрения пожарной безопасности.

Далее пришла очередь блока управления. Его решил разместить в специально для этих целей купленном готовом шкафу. Шкаф выбрал достаточно большой, т.к. драйверы шаговых двигателей сильно нагреваются при работе, и плотно упаковывать все это хозяйство не полезно. Большой шкаф, 2 приточных и 2 вытяжных вентилятора — это обеспечит нормальную температуру работы драйверов.

Прикинул размещение элементов на монтажной панели…

…и приступил к сборке.

К сборке подошли весьма параноидально. Все сигнальные цепи были убраны в экранирующую оплетку, которая была заземлена на корпус:

Блок автоматического контроля высоты плазмотрона приобрел готовым. Долго выбирал из нескольких вариантов, предлагаемых в РФ, рассматривал польский блок Proma, но в итоге остановился на блоке Владимира Егорова из Киева, т.к. он показался мне более удобным в плане подключения и работы.

При резке металла плазмой разрезаемый лист ведет при нагреве, и он начинает изгибаться (да и исходные листы приходят с металлобазы кривыми, как жизнь портовой шлюхи). Чтобы рез был качественным, необходимо, чтобы расстояние от поверхности листа до сопла горелки оставалось неизменным на всем протяжении работы. Блок контроля высоты следит за этим расстоянием и дает команды на подъем или опускание горелки по мере необходимости.

Лицевая панель шкафа выглядит скромно: кнопка включения питания, кнопка аварийной остановки и настройки блока контроля высоты:

Для блока управления нужна стойка. Ее сварили из профиля 60х60мм и поставили на колеса, чтобы было легко перемещать с места на место.

На стойке, кроме самого блока управления, закреплен и источник плазмы. У меня это Grovers Cut 60. Его главные достоинства — пневматический поджиг дуги и резка металла больших толщин (до 25мм с черновым качеством) при работе от 220В. У меня максимальная толщина резки будет 12мм, поэтому такого источника хватит с лихвой.

Станок управляется с компьютера программой Mach3. Я выбирал между Mach3, Linux CNC и Puremotion, но остановился на первом варианте. Одна из причин — большое количество информации по настройке данного пакета и весьма демократичная цена. Кроме того, мой станок управляется не через параллельный порт, а через ethernet. Производитель контроллера (Purelogic) не поддерживает LinuxCNC, поэтому от его использования пришлось отказаться, хотя этот пакет очень стабильно работает и бесплатен.

Тестирование станка начал с перемещений в ручном режиме

Настроил датчики хоуминга и возврат референтную точку:

Проверил, как станок исполняет реальный G-код. Вместо горелки закрепил маркер. Получился станок для рисования 🙂

И, наконец, резка первой детали:

Готовый станок перенесли на подготовленное для него место:

Управляющий станком компьютер находится на противоположном конце мастерской. За счет того, что станок управляется по локальной сети сильно снизилось влияние на линии управления электромагнитных помех, возникающих при резке. Это в свою очередь исключило все трудно диагностируемые ошибки, на которые часто жалуются пользователи программы Mach3, и повысило стабильность работы всей системы.

Станок имеет рабочее поле 1500х1000мм. Т.е. можно взять стандартный лист 1500х3000 или 1500х6000, отрубить от него метровую полосу и работать. Конечно, идеально иметь станок, на который лист укладывается целиком, но я себе такого позволить не могу, т.к. ограничен размерами помещения и тем, что находится оно на 4 этаже, куда большой лист не затащить.

Главный вопрос, который меня волновал при постройке — какая в итоге получится точность с такими примитивными направляющими? Опыт показал, что для большинства стоящих передо мной задач точности достаточно. Фланцы, косынки, закладные, детали станков под сварку, вывески и декоративные элементы — все это режется без проблем, и существующие погрешности на результат не влияют. Да, это, конечно, не лазер. Да, конечно, точность резки еще можно повысить (и я со временем это сделаю). Зато теперь я могу резать детали БЫСТРО, многократно быстрее и точнее, чем вручную, даже с использование шаблонов. Экономия времени и сил колоссальная. Решение заморачиваться с постройкой станка было верным, и итоговый результат стоит потраченных времени и средств (я уже не говорю о полученном в процессе постройки опыте).

P.S. Для тех кому интересна данная тема вот здесь есть еще пара видео на тему данного станка:

Устройство блока управления:

Полный обзор станка и комментарии об опыте его двухмесячной эксплуатации

Как сделать плазморез своими руками

Раскрой металла – это одна из основных операций на всех металлообрабатывающих предприятиях. Статистика показывает, что почти 90% всего разрезаемого металла имеют толщину ≤ 25 мм. Именно для такого материала учёные и инженеры разработали плазменный метод резки.

На предприятиях, в зависимости от объёмов и уровня производства, применяется самое разнообразное оборудование: от мобильного ручного до портальных станков плазменной резки. Но, даже самые маломощные, аппараты имеют высокую стоимость и будут «не по карману» многим домашним умельцам. И они задаются вопросом: как сделать плазморез своим руками? Для них мы и расскажем, как изготовить такой плазморез.

1. Принцип действия плазмореза
2. Из чего состоит плазморез
3. Плазмотрон
4. Блок электропитания
5. Осциллятор
6. Компрессор
7. Делаем плазморез своими руками по шагам
8. 1 шаг. Самодельный осциллятор
9. 2 шаг. Самодельный кабель-шланговый пакет
10. 3 шаг. Делаем плазморез из сварочного трансформатора
11. 4 шаг. Трансформатор для плазмореза
12. Подготовка
13. Использование самодельного трансформатора — видео
14. Эксплуатация самодельного трансформатора для плазмореза

Принцип действия плазмореза

Что бы было всё понятно, начнём с описания плазменной резки .

Несколько слов посвятим терминологии. Аппарат для плазменной резки называется плазморез, а главный инструмент в нём – плазмотрон. Именно он создаёт поток ионизированного воздуха, в среде которого образуется плазма.

Плазмотрон КЕДР CUT-120 PRO. Цена 11 700 руб.

Плазменная резка заключается в следующем. Формируется поток ионизированного воздуха. Кардинальное отличие этого воздуха от обычного заключается в том, что он не является электроизолятором, и его электропроводность равна аналогичному параметру разрезаемой заготовки. В плазмотроне от импульса тока происходит поджиг этого потока. Образуется электродуга в плотном потоке плазмы, температура последней достигает 5000…30000°С. Эта дуга осуществляет рез заготовки, если она элктропроводна. Если заготовка не пропускает электроток, то рез осуществляется потоком плазмы. Образующиеся на поверхности разрезаемой заготовки металлические капли сдуваются потоком воздуха из сопла.

Из чего состоит плазморез

Плазморез состоит из нескольких узлов:

• плазмотрон (в его составе сопло (анод) и электрод (катод));
• блок электропитания;
• осциллятор;
• компрессор;
• комплект кабель-шлангов (отдельного рассмотрения может заслуживать шланг).

Схема сборки плазмореза для ручной резки.

Плазмотрон

Есть два пути изготовления плазмотрона:

• собрать из набора покупных комплектующих;
• руководствуясь чертежами и инструкциями из интернета, собрать самостоятельно.

В обоих случаях, следует обратить особое внимание на соблюдение принципа плазменного резания металла.

Состав плазмотрона — схема в разрезе

Блок электропитания

Источником электропитания плазмореза может быть:

• трансформатор. Он не чувствителен к перепадам напряжения и позволяет резать толстый металл, но у него низкий КПД; Сварочный трансформатор «ТДМ-303 У2 (Al)»
• инвертор. Единственный недостаток — он не даёт возможность резать толстые заготовки. Достоинства: высокий КПД, дешевле, легче и экономичнее трансформатора. Инверторный многофункциональны сварочный аппарат «Brima CT-416».

Таким образом, можно самостоятельно намотать трансформатор необходимой мощности и его использовать.

Осциллятор

Плазмотрон в плазморезе образует и формирует горящий поток ионизированного воздуха. Поджиг этого потока осуществляется устройством, которое называется осциллятор.

Компрессор

Компрессор, как следует из названия, подает воздух. Но не просто воздух. Он должен обеспечивать вихревую подачу воздуха, которая заставит катодное пятно плазменной дуги располагаться точно по центру электрода. Если этого не будет, то возможны проблемы с дугой.

Компрессор лучше купить специализированный, иначе в стандартном придётся монтировать систему очистки воздуха.

Компрессор

Таким образом, можно построить самодельный плазморез. При тщательной настройке вы добьётесь хорошего качества реза при существенной экономии материальных средств.

Самодельный плазморез.

Делаем плазморез своими руками по шагам

1 шаг. Самодельный осциллятор

Осциллятор для плазмореза — это устройство для бесконтактного возбуждения дуги и стабилизации её горения. Эти опции он получает благодаря преобразованию параметров электроэнергии. Подробнее в статье: «Осциллятор для плазмореза своими руками».

2 шаг. Самодельный кабель-шланговый пакет

Посмотрите полезный видеоролик, где умелец показывает, как сделать кабель-шланговый пакет своими руками:

3 шаг. Делаем плазморез из сварочного трансформатора

4 шаг. Трансформатор для плазмореза

Один из возможных источников питания аппарата плазменной резки — это самодельный трансформатор для плазмореза. Он обладает рядом достоинств:

• не чувствителен к перепадам напряжения;
• позволяет резать толстый металл.

Но, вместе с тем, у него имеется несколько минусов: низкий КПД и большая масса.

Подготовка

Подберите для самоделки сварочный трансформатор, который сможет обеспечить работу вашего плазмореза в удобных для вас условиях. Бытовая однофазная электропроводка может выдерживать нагрузку до 25А, соответственно трёхфазная – до 60А. Удобнее всего использовать трёхфазную с плавной регулировкой исполнительных параметров:

• изменением размеров воздушного промежутка между первичной и вторичной обмотками;
• согласованным изменением числа витков первичной и вторичной обмоток;
• применением подмагничиваемого шунта и т. п.

Необходимо проверить и отрегулировать все органы настройки. Если демонтировалась вторичная обмотка, то, будет не лишним, намотать дополнительную первичную обмотку и предусмотреть возможность её подключения при необходимости настройки режима реза. Это позволит получать ровные и гладкие стенки. Кроме того следует предусмотреть несколько ответвлений во вторичной обмотке по той же причине.

Использование самодельного трансформатора — видео

Эксплуатация самодельного трансформатора для плазмореза

Эксплуатация такого трансформатора не вызывает каких-либо трудностей. Положительная особенность таких гаджетов – они легко переносят токовые перегрузки. Недостатком (кроме неподъёмного веса) является необходимость частого применения осциллятора. Но, и этот «недостаток» очень быстро, с приобретением опыта, проходит.

Как сделать плазменный резак своими руками?

Плазменные резаки активно используются в мастерских и предприятиях, связанных с цветными металлами. Большинство небольших предприятий применяют в работе плазменный резак, изготовленный своими руками.

Плазменный резак хорошо себя показывает при разрезе цветных металлов, поскольку позволяет локально прогревать изделия и не деформировать их. Самостоятельное производство резаков обусловлено высокой стоимостью профессионального оборудования.

В процессе изготовления подобного инструмента используются комплектующие от других электроприборов.

1. Особенности и назначение плазменного резака
2. Делаем плазменный резак своими руками
3. Чертежи
4. Что нам понадобится?
5. Сборка инвертора
6. Рекомендации по работе
7. Заключение

Особенности и назначение плазменного резака

Инвертор плазменной резки используется для выполнения работ как в домашних, так и в промышленных условиях. Существует несколько видов плазморезов для работы с различными типами металлов.

1. Плазморезы, работающие в среде инертных газов, например, аргона, гелия или азота.
2. Инструменты, работающие в среде окислителей, например, кислорода.
3. Аппаратура, предназначенная для работы со смешанными атмосферами.
4. Резаки, работающие в газожидкостных стабилизаторах.
5. Устройства, работающие с водной или магнитной стабилизацией. Это самый редкий вид резаков, который практически невозможно найти в свободной продаже.

Плазменный резак или плазматрон – это основная часть плазменной резки, отвечающая за непосредственную нарезку металла. Плазменный резак в разборе.

Большинство инверторных плазменных резаков состоят из:

• форсунки;
• электрода;
• защитного колпачка;
• сопла;
• шланга;
• головки резака;
• ручки;
• роликового упора.

Принцип действия простого полуавтоматического плазмореза состоит в следующем: рабочий газ вокруг плазмотрона прогревается до очень высоких температур, при которых происходит возникновение плазмы, проводящей электричество.

Затем, ток, идущий через ионизированный газ, разрезает металл путем локального плавления. После этого струя плазмы снимает остатки расплавленного металла и получается аккуратный срез.

По виду воздействия на металл различают такие виды плазматронов:

1. Аппараты косвенного действия.
   Данный вид плазматронов не пропускает через себя ток и пригоден лишь в одном случае – для резки неметаллических изделий.
2. Плазменная резка прямого действия.
   Применяется для разрезки металлов путем образования плазменной струи.

Конструкция плазменного резака и рекомендации по работе с ним серьезно разнятся в зависимости от типа устройства.

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:

1. Компрессор.
   Деталь необходима для подачи воздушного потока под давлением.
2. Плазмотрон.
   Изделие используется при непосредственной резке металла.
3. Электроды.
   Применяются для розжига дуги и создания плазмы.
4. Изолятор.
   Предохраняет электроды от перегрева при выполнении плазменной резки металла.
5. Сопло.
   Деталь, размер которой определяет возможности всего плазмореза, собранного своими руками из инвертора.
6. 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.

Чертежи

В глобальной сети интернет имеется множество различных чертежей плазменного резака. Проще всего изготовить плазморез в домашних условиях, используя инверторный источник постоянного тока.

Электрическая схема плазмореза.

Наиболее ходовой технический чертеж резака на основе плазменной дуги включает следующие компоненты:

1. Электрод.
   На данный элемент подается напряжение от источника питания для осуществления ионизации окружающего газа. Как правило, в качестве электрода используются тугоплавкие металлы, образующие прочный окисел. В большинстве случаев конструкторы сварочных аппаратов используют гафний, цирконий или титан. Лучшим выбором материала электрода для домашнего использования является гафний.
2. Сопло.
   Компонент автоматического плазменный сварочного аппарата формирует струю из ионизированного газа и пропускает воздух, охлаждающий электрод.
3. Охладитель.
   Элемент используется для отвода тепла от сопла, поскольку при работе температура плазмы может достигать 30 000 градусов Цельсия.

Большинство схем аппарата плазменной резки подразумевают такой алгоритм работы резака на основе струи ионизированного газа:

1. Первое нажатие на кнопку пуск включает реле, подающее питание на блок управления аппаратом.
2. Второе реле подает ток на инвертор и подключает электрический клапан продувки горелки.
3. Мощный поток воздуха попадает в камеру горелки и очищает ее.
4. Через определенный промежуток времени, задаваемый резисторами, срабатывает третье реле и подает питание на электроды установки.
5. Запускается осциллятор, благодаря которому производится ионизация рабочего газа, находящегося между катодом и анодом. На данном этапе возникает дежурная дуга.
6. При поднесении дуги к металлической детали зажигается дуга между плазмотроном и поверхностью, называющаяся рабочей.
7. Отключение подачи тока для розжига дуги при помощи специального геркона.
8. Проведение резальных или сварочных работ. В случае пропажи дуги, реле геркона вновь включает ток и разжигает дежурную струю плазмы.
9. При завершении работ после отключения дуги, четвертое реле запускает компрессор, воздух которого охлаждает сопло и удаляет остатки сгоревшего металла.

Наиболее удачными считаются схемы плазмореза модели АПР-91.

Что нам понадобится?

Для создания аппарата плазменной сварки необходимо обзавестись:

• источником постоянного тока;
• плазмотроном.

В состав последнего входят:

• сопло;
• электроды;
• изолятор;
• компрессор мощностью 2-2.5 атмосферы.

Большинство современных мастеров изготавливают плазменную сварку, подключаемую к инверторному блоку питания. Сконструированный при помощи данных компонентов плазмотрон для ручной воздушной резки работает следующим образом: нажатие на управляющую кнопку зажигает электрическую дугу между соплом и электродом.

После завершения работы, после нажатия на кнопку выключения, компрессор подает струю воздуха и сбивает остатки металла с электродов.

Сборка инвертора

В случае, если фабричного инвертора нет в наличии, можно собрать самодельный.

Инверторы для резаков на основе газовой плазмы, как правило, имеют в строении такие комплектующие:

• блок питания;
• драйвера силовых ключей;
• силовой блок.

Плазменная горелка в разрезе. Сборка инвертора для плазморезов или сварочного оборудования не может обойтись без необходимых инструментов в виде:

• набора отверток;
• паяльника;
• ножа;
• ножовки по металлу;
• крепежных элементов резьбового типа;
• медных проводов;
• текстолита;
• слюды.

Блок питания самодельного инвертора для плазменной резки собирается на базе ферритового сердечника и должен иметь четыре обмотки:

• первичную, состоящую из 100 витков проволоки, толщиной 0.3 миллиметра;
• первая вторичная из 15 витков кабеля с толщиной 1 миллиметр;
• вторая вторичная из 15 витков проволоки 0.2 миллиметра;
• третья вторичная из 20 витков 0.3 миллиметровой проволоки.

Обратите внимание! Для минимизации негативных последствий от перепадов напряжения в электрической сети, намотку следует проводить по всей ширине деревянного основания.

Силовой блок самодельного инвертора должен состоять из специального трансформатора. Для создания данного элемента следует подобрать два сердечника и намотать на них медную проволоку толщиной 0.25 миллиметров.

Отдельного упоминания стоит система охлаждения, без которой инверторный блок питания плазмотрона может быстро выйти из строя.

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.

Заключение

Аппаратура для плазменной резки – это незаменимый инструмент для аккуратной нарезки металлических изделий. Благодаря продуманной конструкции плазмотроны обеспечивают быстрый, ровный и качественный порез металлических листов без необходимости последующей обработки поверхностей.

Большинство рукоделов из небольших мастерских предпочитают своими руками собирать мини резаки для работы с не толстым металлом. Как правило, самостоятельно сделанный плазморез по характеристикам и качеству работы не отличается от заводских моделей.

Как собрать плазморез своими руками?

Автор: pnp_machinist, pnp_mechanic@mail.ru
Опубликовано 30.10.2016
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса «Поздравь Кота по-человечески 2016!»

Простой аппарат плазменной резки.

Значение аппарата плазменной резки для народного хозяйства трудно переоценить. Так например одна только экономия металла при раскрое составляет 10-15%. Не говоря уже о возможности вырезать отверстия и детали различной формы в листовом металле. Появление на рынке сварочных инверторов и расходных материалов для плазмотронов сделало этот способ обработки металла доступным для широких масс населения.
В нашем случае в качестве рабочей среды плазмы используется осушенный атмосферный воздух давлением 3.5 – 4 Атм. Плазматрон CUT-40 как один из самых доступных . И инвертор сварочного тока выходным напряжением 100-140 вольт, 10-40 А. Этого вполне хватает для резки металла толщиной 0,5 – 6 мм. Исходя из данных — сила тока для реза 1 мм. толщины металла должна быть примерно 6 А

Теория.

Как видно на условном изображения горелки, атмосферный воздух одновременно является рабочей средой для образования плазмы и охлаждает элементы горелки.
В первый момент дуга разжигается высоковольтным разрядом между электродом и соплом при условии контакта последнего с анодом т.е. металлом. Далее образовавшаяся плазма выдувается потоком воздуха. Для поддержания стабильной дуги необходимо выдерживать зазор между соплом горелки и металлом около 1 мм. , что весьма трудно. Для этого предлагаются специальные насадки. Но как утверждают специалисты они только мешают. Я полностью разделяю их мнение и поэтому просто веду без нажима соплом горелки по заготовке. Замечено при недостаточном токе сопло «прилипает» к металлу. О успешном процессе резки можно судить по видимым искрам с обратной стороны металла. По окончании резки не следует отводить горелку, лучше прервать процесс снятием напряжения. Так продлевается срок службы электрода со вставкой из гафния .

Инвертор

Для силовой части хорошо подходит схема инвертора AVT-200. Данный инвертор уже неоднократно повторялся и хорошо известен в сети Интернет. Оригинал статьи автора доступен в архиве AVT-200.rar. Изменения коснулись узла формирования пилообразного напряжения на токовом входе компаратора и цепей задания тока. Изменена печатная плата.
Узел задания тока питается стабильным напряжением 15 В, что улучшает повторяемость. Для снижения уровня помех в цепях токового компаратора установлен резистор R90. Большая индуктивность выходного дросселя позволяет упростить схему формирования «пилы». В остальном схема мало отличается от оригинала. Для токового шунта необходимо использовать манганиновую проволоку. В моём случае при диаметре 0.9 мм длинна шунта 20 мм.
Отдельно отмечу в схеме отсутствует узел защиты от превышения тока и К.З. в нагрузке. Разумеется такие узлы необходимы. Но короткое замыкание в правильно собранной горелке CUT-40 не возможно. Если конечно сопло совсем расплавится и останется только электрод.

В большинстве случаев для успешного розжига плазмы хватает высоковольтного разряда напряжением 20-22 кВ. постоянного тока. Схема с искровым разрядником самая простая в реализации . Для снижения требований к повышающему трансформатору используется умножитель напряжения . Разрядник изготовлен из контактов реле , зазор 1 – 1.5 мм. Высоковольтный трансформатор намотан на ферритовом сердечнике диаметром 8 мм. длинной 80 мм Первичная обмотка 7-8 витков проводом МГТФ-0,35. Вторичная медным проводом ПЭВ- 2 диаметром 1,5 мм. Пропитан эпоксидной смолой. Между обмоточками изоляция обязательна. Накопительный конденсатора взят из стартёра времён СССР для лампы дневного света мощностью 80 Вт. Как оказалось другие конденсаторы — 10n 6,3 kV. сгорают после 3-й попытки розжига.

Схема управления.

Для работы реализована простая последовательность управления.
При нажатии кнопки оператора S3 последовательно происходит
1- Подача воздуха.
2- Пауза 0.5-1 сек. (это время необходимо для продувки плазмотрона)
3- Включение инвертора.
4- Включение осциллятора на 2 сек.
При размыкании кнопки выключается инвертор и с задержкой 3-4 сек. снимается напряжение с воздушного клапана. Этого времени достаточно для остывания горелки.

В исходном состоянии все реле обесточены и копка оператора S3 отжата. При замыкании S3 сработает реле REL 2 и своими контактами замкнёт базовые цепи транзисторов Т1, Т3, Т4, Т6. к общему проводу. Причём напряжение на базе транзисторе Т1 появится с небольшой задержкой обусловленной RC цепочкой R4,C1. Стабилитрон в цепи коллектора Т1 определяет пороговое напряжение при открытии транзистора, что также является своеобразной защитой от помех в цепях управления.
Далее открывается транзистор Т2 и срабатывает реле включения инвертора. При нажатой кнопке S3 транзистор Т3 закрыт и на работу схемы не влияет.
Одновременно с этим подаётся напряжение на схему включения осциллятора.
Положительное напряжение с коллектора транзистора Т1 через стабилитрон ZD4 попадает на базу Т8 , открывшийся транзистор включает реле подачи напряжения на осциллятор. По истечении времени заряда конденсатора С5 транзистор Т7 закрывает транзистор Т8. Так время работы осциллятора ограничено 1-2 секундами. Что вполне достаточно для уверенного розжига дуги в плазмотроне.
Реализация временных задержек для осциллятора и воздушного клапана реализованы по сходным схемам.
При размыкании кнопки S3 снимается напряжение с обмотки реле REL 2 . Далее положительное напряжение через резистор R16 открывает транзистор Т3 который блокирует транзистор Т2 и реле управления инвертором обесточится. Одновременно с этим конденсатор С4 разряжается через резистор R23 и переход база эмиттер. Таким образом воздушный клапан выключается с необходимой задержкой. При повторном нажатии кнопки S3 процесс повторяется.

Детали.

Как оказалось самая большая проблема — это перекрыть поток воздуха. Для этих целей установлен клапан КИПиА времён СССР . Не смотря на надпись 1 атм. ДУ 2.5мм. Он с честью перекрывает 4 атм. Фильтр для очистки воздуха 1/4″ Intrtool PT1412 выбран как самый доступный.
Трансформатор инвертора на кольце CF138-T6325-C первичная и вторичная обмотки намотаны в два провода диаметром 1.2 мм. Выходной дроссель на кольце из альсифера 46х25х18 проводом 1.5 мм до заполнения в один слой. Выбран именно этот дроссель т.к. в моём случае нет необходимости использовать токи более 20 А. Высоковольтный трансформатор намотан проводом 1.5мм из этих же соображений. Трансформатор осциллятора намотан на сердечнике ETD-39 проводом ПЭВ-2 -0.45 послойная и между обмотками изоляция обязательна.

Проверка инвертора.

На время проверки силовой части осциллятор и схема управления должны быть отключены. Разумеется контакты реле блокировки инвертора нужно замкнуть.
Перед включением необходимо проверить правильность монтажа. Первым проверяется источник питания , предусмотрена возможность его отдельного подключения через разъём JMP2. Затем необходимо убедится в наличии и правильности формы импульсов частотой 50 кГц. на затворах силовых транзисторов инвертора. Время «спада» не должно превышать 0,25us. Следующим шагом проверяется работа инвертора на эквивалент нагрузки. Я использовал два водяных ТЭНа по 5 кВт. соединённых параллельно. Максимальный ток устанавливается резистором R78. Минимальный ток при данной схеме не нуждается в регулировке. Его значение близко к 10 А. В конце статьи в файлах SDS00003 и SDS00004 приведены формы напряжения на коллекторе транзистора T8 инвертора при отсутствии тока и нагрузке 10 А.

Во время проверки ток в цепи нагрузки контролируется стрелочным амперметром с измерительным шунтом. Розжиг дуги и работа осциллятора проверяется импровизированным имитатором. Две медные проволоки диаметром 0.8 -1 мм. подключаются к аноду и катоду при этом обеспечивается зазор 2-3 мм. Электрическая дуга должна надёжно разжигаться с первого включения осциллятора. При этом медь естественно сгорает, а дуга тухнет.

Далее — пробный рез не толстого металла. Окрашенный желательно не использовать. Регулятором расположенном на фильтре установить давление воздуха 4 атм. Продуть резак воздухом 3-4 сек. для этого принудительно открыть воздушный клапан нажатием кнопки S2. Прикоснувшись соплом к заготовке нажать кнопку на ручке резака. При этом на 2 сек. включается осциллятор. И образовавшимся факелом плазмы резать, без особого нажима ведя по намеченной линии соплом.

Не стоит пренебрегать элементарными правилами ТБ. Величина выходного напряжения и тока могут быть опасны для жизни! Защита органов зрения обязательна!

Традиционно обсуждается на форуме все не написанное здесь.