Um7.ru

Аренда стройтехники
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать плазморез из сварочного инвертора

Как сделать плазморез из сварочного инвертора?

Плазморез — это приспобление, необходимое каждому домашнему умельцу. Без него невозможна быстрая резка металлов и изготовление самоделок. Современные плазморезы можно купить в любом крупном городе, вот только их стоимость не всегда бывает приемлемой. Качественный агрегат стоит как минимум 300$, и не всякий сварщик готов отдавать за него такую сумму. А покупать дешевый плазморез тоже нет смысла, поскольку он вряд ли выдержит даже редкие попытки резать металл, не говоря уже о постоянном использовании.

самодельный плазморез

К тому же, заводской плазморез трудно чинить и обслуживать в домашних условиях. Покупной плазморез сложно устроен, и порой вмешательства в его конструктив могут привести к потере гарантии. Эту проблему можно решить двумя способами: покупкой б/у аппарата или сборкой самодельного плазмореза. Мы считаем, что при нечастом использовании есть смысл изготовить плазморез самому. Самодельный плазморез из сварочного инвертора или трансформатора хорошо справляется даже с резкой толстых металлов, и в этом вы сможете убедиться сами. Эта статья о том, что такое плазменная резка, какового устройство плазмореза и как сконструировать такой прибор своими руками.

Для выполнения плазменной резки требуется оборудование, состоящее из:

  • Инвертора.
  • Горелки.
  • Кабеля массы.
  • Баллона со сжатым воздухом или компрессора.

Инвертор плазмореза выполняет преображение переменного электрического тока из сети в постоянный ток. В результате 220В на входе превращаются в 400В с силой тока от 25 до 125А.

Plazmorez 2

К инвертору подключается горелка, которая называется плазмотроном. В ней выполняется возбуждение электрической дуги. На последнюю подается поток воздуха, который сильно разогревается. В результате этого формируется раскаленная плазма. При контакте с практически любыми поверхностями она их прожигает. Температуры плазмы достаточно даже для резки керамики, которая является более термостойкой даже чем сталь.

Скорость истечения плазмы 1500 м/с. Это превосходит возможности обычного газового резака, работающего в сочетании с кислородным баллоном, даже когда давление в том доходит до 10 атм. Таким образом, поток плазмы является более производительным, а главное позволяет получать более чистый рез. Он не выглядит столь оплавленным и неровным как после газового резака. Это естественно и исключает образование большого количества шлака на обратной стороне раскраиваемой заготовки.

Область использования

Плазморез используется не только на производствах, но и полюбился мастерам в небольших домашних мастерских. Это связано с доступностью данного оборудования. Плазморезы применяются для выполнения раскроя листового металла толщиной 1-100 мм. Конечно, их возможности зависят напрямую от мощности. Бытовые устройства обычно не режут заготовки сечением больше 15-22 мм.

Plazmorez 3

Потоком плазмы можно выполнять сложный раскрой с множеством изломов. То есть, плазморез справляется с такими задачами, которые просто невозможно выполнить обычным абразивным инструментом в силу его особенностей реза.

Плазморезы целесообразно использовать в таких случаях:
  • Когда требуется фигурный раскрой металла.
  • Для увеличения продуктивности труда.
  • Для снижения себестоимости выполнения реза.

Если сравнивать работу плазморезов, к примеру, с УШМ, то чтобы раскроить толстую стальную плиту длиной 1 м потребуется как минимум несколько абразивных отрезных дисков. То есть, себестоимость такой работы будет заключаться как минимум в их покупке. При работе же плазморезом расходные материалы не нужны. По сути, выполняется только потребление электроэнергии, что не так дорого.

В то же время плазморезы превосходят и газовые резаки. Дело в том, что они делают более чистый рез, который если и нужно шлифовать, то это будет менее сложно. Для работы этого аппарата не нужно заправлять баллоны кислородом и пропаном.

Преимущества
Использование плазмореза дает много преимуществ в работе. Это не удивительно, так как такое оборудование имеет немало плюсов. К их числу можно отнести:
  • Высокая скорость выполнения реза.
  • Быстрый прожиг.
  • Не сильно греет всю заготовку.
  • Высокое качество реза.
  • Полная безопасность.
  • Простая регулировка.
  • Низкие требования к качеству заготовок.

Поток плазмы, выдаваемый плазморезом, имеет рабочую температуру до 20 тыс. градусов, но обычно находится в пределах 8-10 тыс. Это позволяет очень быстро прожигать даже очень толстый металла. К примеру, потоком плазмы можно кроить листовую сталь сечением 25 мм со скоростью 1 м/мин. Никакая болгарка или газовая горелка на такое не способна.

Чтобы прожечь в центре лист металла сечением 15 мм, плазморезу потребуется 2 сек. Это учитывая, что заготовка холодная, поэтому первое время температура с точки воздействия поглощается окружающим материалом. Для сравнения, газовая горелка сделает это не менее, чем за 30 сек.

Поток плазмы прожигает металл быстро, так что срок воздействия в направленную точку небольшой. Это сопровождается тем, что поверхности вокруг разогреваются не сильно. Если пользоваться менее скоростными абразивными инструментами или газовой горелкой, то площадь накала вокруг линии реза намного больше. Когда же обрабатываемая заготовка ранее прошла закалу, то в результате она получит отпуск и станет мягкой. От плазмореза это происходит в меньшей мере. Качества, заданные заготовке в результате предварительной термообработки, после раскроя плазмой практически сохраняются.

Кромки на вырезанных с помощью плазмореза заготовках получаются достаточно качественными. На них нет таких наплывов и прилипшего шлака, как на деталях, полученных с помощью газового резака. Они достаточно ровные и гладкие, чтобы их сразу использовать по назначению, к примеру, при изготовлении сварных конструкций. Если же поверхность нужно отшлифовать до идеала, то после плазмореза шлифовка происходит не так сложно, так как отсутствуют глубокие рытвины.

Бытовой и полупрофессиональный плазморез не применяет в своей работе горючие газы, подобно газовому резаку или промышленному плазменному. Таким образом, использование такого оборудования не сопровождаться риском взрыва. Также у плазмореза нет обратного удара пламени, как наблюдается у кислородных резаков.

Читайте так же:
Схема подключения трубки домофона в квартире

При использовании плазмореза достаточно его просто включить, и если это предусмотрено конструкцией, отрегулировать мощность. Не нужно настраивать давление кислорода и горючего газа. То есть, освоиться с принципом работы аппарата можно за пару минут, и сразу же начать получать навыки работы с ним.

Заготовки, которые подлежат раскрою не обязательно перед работой очищать от ржавчины, старой краски или прочих загрязнений. Плазменная дуга прорезает все, при этом у нее не наблюдаются воздушные хлопки и разбрызгивания жидких горячих капель металла.

Недостатки

Плазморез действительно очень полезное для мастерской оборудование, но его нельзя считать идеальным для выполнения всех работ по раскрою. Существуют задачи, с которыми лучше разобраться другим инструментом. Все дело в некоторых недостатках и ограниченных возможностях данного оборудования.

В целом к минусам плазморезов можно отнести:
  • Режет только под прямым углом.
  • Не подходит для прогрева заготовок.
  • Требует подключения к электросети.

Чтобы рез получился качественным, дуга должна быть направлена перпендикулярно к плоскости заготовки. В противном случае линия реза будет искривленной. Однако дорогие плазморезы могу выполнять и косые резы.

Плазморезы не подходят для того, чтобы греть ими заготовки для повышения их пластичности перед изгибом. С их помощью это сделать реально, но очень сложно, так как существует риск прожечь заготовку. Газовая горелка справляется с такой задачей куда лучше.

Также нельзя забывать, что плазморез работает от электрической сети. Им не получится вырезать металл в месте без электрификации, как это делают газовые резаки. Если устройство используется с компрессором, а не баллоном, то нужно учитывать, что тот также нуждается в электричестве.

Виды плазморезов
Плазморезы можно разделить на виды в зависимости от типа:
  • Используемого газа.
  • Поджига дуги.
  • Охлаждения.

В зависимости от типа применяемого газа плазморезы можно разделить на обычные, работающие от сжатого воздуха, а также требующие подключения кислорода, аргона. Прибор на воздухе относится к классу бытовых устройств, которые обычно и применяются частным мастерами. На очищенных газах резка получается быстрее и точнее. Такие устройства применяют на производственном оборудовании.

По типу поджига дуги плазморезы бывают контактные, пневматические и высокочастотные. Они имеют весьма существенные отличия. Так у контактного устройства поджиг дуги происходит только в момент прижатия сопла плазмотрона к поверхности, контактирующей с клеммой массы на инверторе. В результате вспыхивает дуга и происходит рез. У пневматических устройств это случается за счет подачи газа. То есть прикасаться соплом к заготовке не нужно. Это позволяет сохранить ресурс сопла, которое в результате меньше обгорает и пачкается шлаком. Высокочастотный плазморез работает автоматически. Его дуга переходит в режим реза просто при приближении к поверхности. Это происходит за счет ее возбуждения высокочастотным импульсом, между катодом и анодом в сопле.

По типу охлаждения плазморезы можно разделить на воздушные и жидкостные. Первые остывают за счет обдува корпуса инвертора вентилятором. Такой тип охлаждения применяется в бытовых и полупрофессиональных устройствах. Плазморезы с водяным охлаждением это уже профессиональные установки, способные работать значительно дольше без остановок. Они остывают за счет циркуляции внутри охлаждающей жидкости, обычно смеси дистиллированной воды и этилового спирта. В целом для рядового пользователя интересными являются только устройства с воздушным охлаждением. Однако нужно отталкиваться от его эффективности, так как перегревать оборудование нельзя.

Plazmorez 4

Критерии выбора
Выбирая плазморез следует обратить внимание на такие важные параметры:
  • Максимальная толщина чистовой и черновой резки.
  • Длина шланг пакета.
  • Требуемая мощность компрессора.
  • Продолжительность работы без перерыва.

При выборе нужно учитывать, что рекомендуемая максимальная толщина реза указывается в двух значениях. Первое определяет сечение, при котором кромки после резки не нужно будет обрабатывать. Второй параметр толщины является максимальным пределом, но при такой обработке рез будет иметь дефекты.

Что можно вырезать плазморезом для дома

Современный дизайн металлической мебели.

Развитие технологии плазменной резки и специализированного оборудования позволило расширить область применения плазменной резки. Первоначально технология использовалась главным образом для резки таких материалов как черная и нержавеющая сталь, алюминий, но со временем стала применяться и для более твердых металлов – легированной стали и титана. Используя плазморез в собственном небольшом бизнесе, можно изготавливать:

    Элементы декоративных или нагруженных металлоконструкций (например: врата, заборы, балконы).

Металлоконструкции для дома.

Красивый мангал.

Все для сада.

Металлическая мебель в доме.

Лестницы со ступеньками из металла.

Красивые таблички номера дома.

Производство комплектующих для сх техники.

Технология плазменной резки под управлением ЧПУ на компьютере имеет широкий спектр применения и дает возможность изготавливать самые разные изделия, в частности высокоточную продукцию.

Ручная или машинная резка?

самодельный ручной резак

При выборе плазмореза для работы, важно учитывать для каких целей планируется использовать устройство. Для бытовых целей будет достаточно ручного оборудования, которое чаще всего устанавливается в небольших мастерских и эксплуатируется в домашних условиях.

Читайте так же:
Термоклей что это такое

Ручное управление

В этом случае управление осуществляет оператор — нередко срез получается аккуратным, но не безупречным. Чтобы добиться идеального результата, можно использовать соответствующий упор. Для домашнего применения ручной плазморез оптимален, так процесс его создания не требует особых усилий и значительных затрат, оборудование экономично в работе и рассчитано на долгосрочную эксплуатацию.

Можно приобрести и готовый вариант, который используется не только для сварки, но и резки. Важно учитывать, что цветные металлы обрабатываются большей силой тока, поэтому прежде чем подобрать необходимое оборудование, стоит определиться с целью его использования.

Машина ЧПУ

Станки с ЧПУ актуальны на производстве, так как они обеспечивают необходимую производительность. Участие в работе оператора сводится к минимуму, а плазменный резак позволяет добиться безукоризненного разреза — обработка края не требуется. К тому же, можно использовать оборудование для фигурных вырезов — при использовании ручного аппарата это не так уж просто.

Но необходимо учитывать, что для машинной резки металла потребуется специальный стол, а также дополнительное оборудование. Это увеличивает общую стоимость конструкции и требуется дополнительное место для её установки.

Как выбрать плазморез — полное руководство от профессионалов

Плазморез – это источник плазмы и собственно сам резак (плазмотрон). Плазморезы широко используются в промышленности для работ по точному раскрою листов металла, фигурной резки, вырезания деталей сложной формы или конфигурации, отрезания, обработки готового литья, обработки кромок готовых деталей или поковок. Порезка металла является одним из самих распространенных видов работ по механической обработке. Резка металла используется при изготовлении листовых заготовок под штамповку, сварку и другие виды механической обработки.

Для резки материалов в плазморезах используется струя плазмы с высокой скоростью истечения и температурой. В качестве рабочего газа для формирования плазмы используется обычный или очищенный сжатый воздух, кислород, азот, аргон или их смеси.

Система плазменной резки состоит из:

  • Аппарата (инвертора).
  • Воздушного компрессора или баллона с рабочим газом.
  • Плазмотрона.
  • Кабелей и шлангов подключения.

Аппарат служит для формирования параметров и плавной регулировки рабочего тока. При подключении сжатого воздуха обязательно используется фильтр-осушитель.

Плазмотроны бывают ручного или автоматического исполнения. Плазмотрон может называться резаком, горелкой.

В отличие от газовых резаков, в плазменной резке не используются горючие газы. Источником высокой температуры в рабочей зоне является электрический ток напряжением до 400 В. Для подключения плазмореза необходимо обычное трехфазное электропитание напряжением 380 В. Встречаются источники, работающие от сети в 220 В, обычно с током до 40 – 50 А.

Преимущества и недостатки

Плазменная резка имеет множество преимуществ перед другими способами резки. Технологии плазменной резки постоянно развиваются и усовершенствуются.

Основные преимущества плазменной резки:

  • Высокое качество резки в ручном режиме

По сравнению с другими технологиями резки, особенно газокислородной, плазменная резка обеспечивает высокую точность и чистоту реза. Часто после плазменной резки вам даже не потребуются дополнительные работы по зачистке поверхности.

  • Высокая скорость резки

Температура около 20000 °С и скорость истечения плазмы до 1500 м/с обеспечивают высокую скорость резки и сквозного прожига листа металла. За счет точной настройки длины пучка плазмы обеспечивается высокая линейная скорость резки и максимальная интенсивность работы. С уменьшением толщины листа линейная скорость резки еще больше увеличивается. Так, при толщине листа стали 25 мм с мощным аппаратом вы сможете обеспечить качественный рез на скорости до 1000 мм/мин.

  • Быстрый сквозной прожиг

Лист металла толщиной 15 мм плазморез прожигает меньше чем за 2 секунды. Обычному газопламенному резаку для этого нужно не менее 30 секунд. Такая скорость прожига обеспечивает высокую производительность работы при автоматической фигурной резке и раскрое листового металла сложной формы. Особенно при наличии большого количества замкнутых контуров реза, в каждом из которых необходимо заново прожигать металл.

  • Универсальность

Плазморез с пневмоподжигом позволяет, не теряя своей эффективности, работать с неочищенными или загрязненными поверхностями. Плазмотрон может резать все виды черных и цветных металлов без дополнительных настроек и изменений в оснастке оборудования. При резке тонкого листового металла можно за один проход прожигать сразу несколько листов. Это значительно увеличивает производительность и снижает расходы на резку.

  • Безопасность

Для работы плазмореза не нужен горючий газ. Достаточно баллона со сжатым воздухом и инвертора с подключением электрического тока. Не нужно обеспечивать дорогостоящие процессы заправки, хранения, перевозки, учета и поверки баллонов с опасным горючим газом. Также во время плазменной резки значительно снижен тепловой нагрев обрабатываемой детали. Это значительно повышает безопасность рабочего персонала и снижает расходы на производственный процесс.

  • Экономность

Плазморезы значительно снижают ваши расходы на резку, по сравнению с газовыми резаками. Не нужно соблюдать множество правил по технике безопасности и охране труда.

  • Простота

Простота настройки и проведения процесса резки позволяет даже сварщикам с небольшим опытом работы добиваться высоких показателей по качеству и производительности резки.

  • Отличное качество резки в автоматическом режиме

Плазменная резка гарантирует минимальное количество окалины и разбрызгивание металла, хорошую ровность и чистоту поверхности реза. Высокая скорость резки снижает до минимума нагрев рабочей детали. Это гарантирует отсутствие коробления и температурных деформаций детали при обработке, что особенно важно при работе с листами толщиной менее 5 мм.

Читайте так же:
Таймер 555 принцип работы

Недостатки плазморезов:

  • Плазморезы все еще малоэффективны при задачах, связанных с нагревом и гибкой металлов.
  • Для хорошей работы плазмореза с использованием воздуха необходим мощный компрессор с фильтрами. Устойчивость пучка плазмы, точность и качество реза во многом зависит от стабильности подачи сжатого воздуха.
  • Плазморезы практически не используются при резке металла толщиной более 100 мм.
  • Плазморез максимально эффективен при угле наклона пучка плазмы к рабочей поверхности 90°, т.е. когда плазмотрон перпендикулярен поверхности детали. При других углах наклона расширяется зона реза и увеличивается износ оборудования.

Принцип работы

Принцип работы плазмотрона основан на том, что металл режется потоком плазмы с очень высокой температурой. В сопле плазмореза формируется струя плазмы, которая подводится через сопло к поверхности рабочей детали. За счет высокой скорости истекания плазмы из сопла, расплавленный металл удаляется из зоны реза. Чистый и ровный разрез образуется за счет высокой точности и фокусировки струи плазмы в сопле.

  • Первичная подача сжатого воздуха необходимого давления.
  • Инициация стартовой плазменной дуги. После формирования зоны достаточно высокого давления в системе, которого достаточно для размыкания катода и сопла, на электрод и внутреннюю поверхность сопла подается постоянное напряжение разной полярности и большой силы тока. Как правило, на электрод отрицательное, а на корпус положительное. Между ними возникает дуга, которая ионизирует воздух вокруг себя и превращает его в плазму.
  • Формирование режущей плазменной дуги. Начало резки. После поджига стартовой (дежурной) дуги положительное напряжение с помощью кабеля массы подается на обрабатываемую деталь. Дуга переходит с внутренней поверхности сопла резака наружу на поверхность рабочей детали, с помощью сопла формируется рабочая струя плазмы и начинается процесс резки. Длина и диаметр струи плазмы зависят от выбранного сопла, настроек силы тока и давления воздуха.
  • Завершение резки. После прекращения подачи рабочего тока, дуга гаснет. Воздух подается еще несколько секунд.

Виды плазморезов

Плазморезы подразделяются на несколько основных видов:

Типы плазморезов:

  • Для ручной резки. Используются для работ в небольших производствах, мастерских, станциях технического обслуживания, гаражах, личном хозяйстве и т.д. Даже инвертор небольшой мощности позволяет ручным резаком быстро и эффективно резать металл толщиной до 30 мм. Можно резать листовой металл, трубы, различные детали и конструктивные элементы.
  • Для автоматической резки. Используются в станках стационарного типа для автоматического раскроя листового металла или профильных труб. В работе обычно управляются с помощью ЧПУ. Комплектуются мощными инверторами зачастую с несколькими сменными плазмотронами и соплами.

По типу используемого газа:

  • Плазмотроны на сжатом воздухе. Наиболее распространенный вид плазморезов. К их достоинствам относятся простота, низкая стоимость оборудования и расходных материалов (электроды, сопла), простота в управлении, высокая эффективность и универсальность. Могут использовать обычный или очищенный сжатый воздух.
  • Плазмотроны на аргоне, кислороде, азоте или их смесях. Используются в работах более сложных систем больших производств на стационарных раскройных станках для резки меди, алюминия и их сплавов. Требуют более точной настройки.

По типу поджига дуги:

  • Контактные. В контактных плазмотронах соплом нужно дотронуться на поверхности рабочей детали для формирования дуги. Такой тип поджига у бытовых инверторов небольшой мощности.
  • Пневмоподжиг. Инверторы с пневмоподжигом формируют стартовую (дежурную) дугу внутри плазмотрона, без контакта сопла с поверхностью детали или высокачастотного разряда, который может нанести вред электронике станка с ЧПУ.
  • Высокочастотный (HF) поджиг. В данном случае дуга возбуждается при помощи входящего в состав источника тока устройства – осциллятора. Дуга образовывается, только когда имеется высокочастотный электрический разряд между поверхностями заготовки и соплом плазмотрона (при этом поверхности между собой не соприкасаются). Стартовая дуга инициируется по команде сварщика внутри поверхности плазмотрона между электродом и внутренней поверхностью сопла с помощью тока высокой частоты. Рабочая дуга автоматически поджигается от стартовой каждый раз при поднесении плазмотрона к поверхности детали и гаснет по команде сварщика или при увеличении этого расстояния.

По типу охлаждения:

  • С воздушным (газовым) охлаждением. Сопло плазмореза охлаждается поступающим воздухом или рабочим газом.
  • С жидкостным охлаждением. Жидкостное охлаждение плазмореза используется в высоконагруженных промышленных резаках с большими токами от 150 А.

Как выбрать плазморез под ваши задачи

Чтобы выбрать плазморез, который надежно и качественно решит ваши задачи по порезке металла, важно изначально определиться с несколькими основными параметрами.

1. Тип обрабатываемого металла. Для резки цветных металлов нужна в среднем в 1,5 раза большая сила тока, чем для резки чугуна и обычной углеродистой стали.

2. Максимальная предполагаемая толщина разрезаемого металла. Номинальная сила тока плазмотрона рассчитывается так:

  • Для черных металлов и высоколегированных сталей – 4 А на 1 мм толщины металла.
  • Для цветных металлов – 6 А на 1 мм толщины металла.

3. Средняя длительность использования. Как правило, в характеристиках плазморезов указывается сила тока и продолжительность включения. Если необходимо эксплуатировать плазмотрон при больших продолжительностях включения (80-100%), то Вам следует внимательно ознакомиться с его техническими характеристиками и, возможно, выбрать более мощную модель.

Читайте так же:
Насадка на шуруповерт сверчок

4. Учитывайте возможности электросетей места эксплуатации. Даже самые слабые по силе тока плазморезы потребляют около 4 кВт. Бытовые электросети могут быть не рассчитаны на такую нагрузку.

Дополнительные рекомендации по выбору плазмореза:

Учитывайте условия эксплуатации и комплектацию. Для стабильной работы плазмореза на сжатом воздухе необходим мощный компрессор с хорошими фильтрами, водо- и маслоотделителями.

Обязательно узнайте возможность приобретения и примерную стоимость расходных материалов и комплектующих. При интенсивной эксплуатации плазмотрона электроды и сопла придется менять достаточно часто.

Всегда берите более мощный плазморез из имеющихся типоразмеров. Лучше всего, если Ваш аппарат будет на 20-30% мощнее, чем Вам необходимо. Запас по мощности позволит Вам эксплуатировать плазморез на щадящих режимах, не выводя его на максимальную мощность резки. Это значительно повысит надежность и увеличит его ресурс.

Для удобства резки выбирайте длину шлангопакета примерно равную предполагаемому удалению точки резки от места расположения аппарата. Лучше не берите шлангопакет большой длины, если будете работать на близком расстоянии. Длинные шланги могут запутываться, кроме того, на длинных шлангах больше потери давления воздуха и силы тока.

Выбор оборудования для резки металла

Выбирать плазморез нужно исходя их конкретных нужд – марок и толщин материалов, которые предполагается резать. Если плазменный аппарат нужен для ручной резки струей плазмы металлов небольшой толщины, вполне подойдут экономичные инверторные модели. Единственный их минус – невысокая ПВ (продолжительность включения), т.е. при 10-минутном рабочем цикле они работают от 4 до 6 минут (в зависимости от вида) на максимальной мощности, а остальные 6-4 минуты они остывают. Несоблюдение этого параметра может привести к перегреву и выходу из строя.

Для резания толстого металлопроката в течение длительного времени лучше покупать станки трансформаторного типа. Они имеют ПВ до 100 %, поэтому могут непрерывно работать на протяжении нескольких смен. Следует учитывать, что большинство моделей имеют большой вес и габаритные размеры, однако могут быть оборудованы специальными колесиками для перемещения по цеху.

Процесс плазменной резки толстого металла

Особое внимание надо уделить мощности оборудования для ручной плазменной резки, поскольку этот параметр определяет предельную толщину обрабатываемых заготовок. Здесь важно знать принцип расчета рабочего тока на 1 мм толщины – для нержавеющих и конструкционных сталей он равен 4 А. Это значит, что для резания материала толщиной 20 мм аппарат должен иметь мощность не менее 80 А. Однако лучше, чтобы был небольшой запас.

Производители плазменных аппаратов

Сегодня источники питания для ручной плазменной резки выпускаются разными производителями. Модели зарубежного производства стоят гораздо дороже по сравнению с отечественными аналогами. Но при этом купить надежный и высокопроизводительный аппарат российского производства вполне реально.

Группа компаний ПУРМ производит недорогое оборудование, предназначенное для интенсивной эксплуатации в жестких климатических и производственных условиях. Оно отличается хорошей производительностью, длительным эксплуатационным ресурсом, отличной ремонтопригодностью. Ассортимент производителя позволяет выбрать модель для любых бытовых или производственных нужд.

Оборудование марки ПУРМ для ручного раскроя

Стоимость

Цены на станки зависят в основном от технических параметров и назначения:

  • Для бытовых нужд можно купить относительно недорогой инвертор от 22-23 тыс. рублей.
  • Стоимость инверторных моделей профессионального типа (с ПВ 80 %) начинается от 115 тыс. руб.
  • Расценки на более мощные трансформаторные устройства для ручной плазменной резки заготовок большой толщины составляют от 240 тыс. руб.

Плазма атмосферного давления — как получить холодную плазму?

Плазменная горелка атмосферного давления предполагает использование диэлектрического барьерного разряда, плазменной иглы и плазменного грифеля. Всё это потребуется в качестве инструментов получения холодной атмосферной плазмы (ХАП). Благодаря способности ХАП работать при атмосферном давлении, холодная плазма активно применяется для нужд биомедицинской инженерии:

  • предотвращения образования биоплёнки,
  • подавления роста микробов,
  • отбеливания зубов,
  • стерилизации стоматологических инструментов,
  • индуктора ликвидации клеток,
  • изготовления биочипов и т.д.

Вполне допустимо изготовить плазменную горелку своими руками, применяя распространённую схемотехнику. Для генерации плазмы, однако, требуется высокий энергетический потенциал.

Генерация плазмы струйным способом под атмосферным давлением возможна парой высоковольтных электродов (анод, катод). Анодный проводник пропускается сквозь трубку плазменной горелки, выполненную из кварцевого стекла. Катод в виде пластины размещается под выходным соплом трубки.

Плазменная горелка своими руками - структурная схема

Плазменная горелка своими руками – структурная схема: 1 – источник питания 12В постоянного тока; 2 – электронная схема ZVS драйвера; 3 – трансформатор ударного возбуждения; 4 – анод в трубку плазменной горелки; 5 – катод; 6 – газ аргон в баллоне

Через трубку из кварцевого стекла на плазменную горелку предполагается подача газовой среды различного типа:

  • гелия,
  • азота,
  • аргона,
  • кислорода,
  • воздуха.

По мере заряда газов высокой энергией, физические и химические реакции приводят к выделению:

  • электронов,
  • ультрафиолетовых фотонов,
  • заряженных частиц,
  • химически активных окислителей,
  • озона.

Для работы плазменной горелки при относительно низких температурах (менее 40°C) требуется формировать сильное электромагнитное поле.

Плазменная горелка своими руками + электронная схема

Существует несколько различных электрических схем, по которым изготавливается плазменная горелка своими руками. Посредством схемы реализуется генерация высокого напряжения порядка 7-10 кВ.

Одной из первых составленных электронных схем на плазменную горелку считается схема генератора Маркса (Erwin Otto Marx / 1924 год). Схема генерирует импульс высокого напряжения, но работает от источника постоянного тока низкого напряжения.

Читайте так же:
Первый тип производства это

Принцип, заложенный в основу этой конструкции плазменной горелки, предусматривает заряд нескольких параллельно включаемых конденсаторов, с последующим последовательным разрядом каждого.

Учитывая, что постоянное напряжение представляет эхо-сигнал на той же длине волны, конденсаторы заряжаются до максимального потенциала и через разряд выдают накопленную энергию.

Плазменная горелка своими руками - конструкция для дома

Фрагмент конструкции домашней (лабораторной) сборки своими руками: 1 – блок питания; 2 – ZVS драйвер; 3 – трансформатор ударного возбуждения (строчный от ТВ); 4 – катодная пластина; 5 – проводник анода

Другой классический генератор высокого напряжения под плазменную горелку — схема полумостового резонансного инвертора напряжения, разработанного Питером Баксандаллом (Peter Baxandall).

Здесь используется базовая схема LCR, с подключением к средней точке катушки Тесла. Так осуществляется подача питания к нагрузке последовательной цепи с элементами LR, включенными параллельно.

Эта конфигурация для плазменной горелки также имеет схему собственной резонансной частоты, управляющей прямоугольной формой волны. Таким способом получают синусоидальный ток, протекающий через катушку Тесла. Образуется низкое сопротивление потерь, следовательно, высокий коэффициент качества плазменной горелки.

Нелинейный управляемый высокочастотный инвертор также пригоден для индукции плазмы. Параллельный резонансный инвертор состоит из переключателей на транзисторах MOSFET, подключенных к выходному паразитному конденсатору и трансформатору для питания плазменного реактора.

С аналогичной концепцией переключения, инверторная плазменная горелка своими руками выстраивается на основе трансформатора ударного возбуждения, драйвера ZVS и резонатора Тесла.

Устройством реализуется возбуждение плазмы, разряжаемой через диэлектрический барьер. В этой схеме для плазменной горелки генератор фазовой автоподстройки частоты генерирует прямоугольный тактовый сигнал.

Схема широтно-импульсной модуляции функционирует как генератор волн для управления временем переключения импульсов транзисторов. Генерация струи плазменной горелки, получаемой от источника низкого постоянного напряжения при номинальном токе 3А и резонансного инвертора, описывается ниже.

Здесь используется схема переключения при нулевом напряжении (ZVS эффект), разработанная итальянским инженером Vladimiro Mazzilli (Владимиро Маццилли).

Драйвер ZVS, спроектированный итальянским инженером, по сути, является генератором Ройера, только несколько доработанным. Такая схема для плазменной горелки своими руками обеспечивает стабильную генерацию высокого напряжения в диапазоне 20 — 40 кВ.

Драйвер ZVS — саморезонансный двухтактный несинхронизированный генератор

Драйвер ZVS по схеме Маццилли фактически представляет саморезонансный двухтактный несинхронизированный генератор. Генерацию высокого напряжения плазменной горелки даёт трансформатор ударного возбуждения. Выход схемы ZVS согласован с таким трансформатором, чем обеспечивается повышение напряжения до рабочего уровня.

Чередующиеся импульсы генерируют достаточный потенциал для подачи энергии плазменной горелке через пару электродов для формирования струи плазмы при продувке газообразным аргоном.

Плазменная горелка своими руками - схема драйвера ZVS

Электронная схема ZVS драйвера (схема Маззилли), используемого под формирование холодной плазмы под атмосферным давлением на горелке, собранной своими руками

Формирующий драйвер ZVS, собранный по схеме Маццилли, состоит из двух частей (картинка выше). Первая часть — схема переключения на двух полевых МОП-транзисторах (IRFP260) и стабилитроне.

Транзисторами повышается входное напряжение 12 вольт постоянного тока 3А до высокочастотных синусоидальных сигналов, которыми приводится в действие трансформатор ударного возбуждения.

Напряжение переключения, включающее / выключающее полевой МОП-транзистор, собирается на конденсаторе ёмкостью 0,66 мкФ * 1200 вольт постоянного тока, и на катушке индуктивности 200 мкГн. Оба компонента включены параллельно первичной обмотке трансформатора ударного возбуждения.

После подачи питания ток течёт через оба стока полевых МОП-транзисторов. Один из полевых МОП-транзисторов включается быстрее другого и потребляет больше тока. Такое условие приводит к выключению второго полевого МОП-транзистора. Отмечается синусоидальный рост и спад напряжения.

Когда транзистор Q1 включается, напряжение на стоке транзистора Q1 устремляется на заземлю. Одновременно напряжение на истоке транзистора Q2 поднимается до пика и спадает в течение одного полупериода контура LC. Когда напряжение источника на транзисторе Q2 падает до нуля, ток затвора транзистора Q1 также падает до нуля.

В результате полупроводник Q1 отключается. Такая ситуация вызывает повышение напряжения стока транзистора Q1 и включение полупроводника Q2. МОП-транзисторы переключаются при наименьшей наведённой мощности. Аналогичный процесс повторяется для второй половины цикла.

С целью снижения потребления генератором больших пиковых токов и защиты от разрушения, катушка L1 подключается последовательно с источником питания и работает как дроссель, смягчая всплески тока.

Резистором R1 ограничивается ток, способный повредить полевой МОП-транзистор. Резистор R3 снижает напряжение смещением на землю. Стабилитроны регулируют напряжение на уровне 18 вольт. Диоды D1 и D2 ограничивают напряжение затвора.

Как подключить плазменную горелку своими руками?

Плюсовой провод вторичной обмотки трансформатора ударного возбуждения, передающий потенциал напряжения до 24,5 кВ, подключается к аноду плазменной горелки. Анод сделан в виде медного стержня, вставляемого внутрь шланга для прокачки газа аргона.

M11 Ultra Smartphone Android 10.0 7.3 HDALLPOWERS 500W Portable Generator2021 Note 10 Pro Smart Phone 16G 512GB

Прокачка газа (в данном случае — аргон) рассчитывается под расход около 50 л/мин. Заземляющий провод трансформатора ударного возбуждения подключается к пластине катода на фиксированном расстоянии от кромки сопла плазменной горелки.

При помощи информации: DOI

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Z-Сила — публикации материалов интересных полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мульти-тематическая информация — СМИ .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector