Плазменная горелка своими руками

Самодельный плазмотрон – вариант газовой сварки

Принцип действия большинства плазматронов мощностью от нескольких кВт до нескольких мегаватт, практически один и тот же. Между катодом, выполненным из тугоплавкого материала, и интенсивно охлаждаемым анодом, горит электрическая дуга.

Через эту дугу продувается рабочее тело (РТ) – плазмообразующий газ, которым может быть воздух, водяной пар, или что другое. Происходит ионизация РТ, и в результате на выходе получаем четвертое агрегатное состояние вещества, называемое плазмой.

В мощных аппаратах вдоль сопла ставится катушка эл.магнита, он служит для стабилизации потока плазмы по оси и уменьшения износа анода.

В этой статье описывается уже вторая по счету конструкция, т.к. первая попытка получить устойчивую плазму не увенчалась особым успехом. Изучив устройство “Алплаза”, мы пришли к выводу что повторять его один в один пожалуй не стоит. Если кому интересно – все очень хорошо описано в прилагаемой к нему инструкции.

Наша первая модель не имела активного охлаждения анода. В качестве рабочего тела использовался водяной пар из специально сооруженного электрического парогенератора – герметичный котел с двумя титановыми пластинками, погруженными в воду и включенными в сеть 220V.

Катодом плазматрона служил вольфрамовый электрод диаметром 2 мм который быстро отгорал. Диаметр отверстия сопла анода был 1.2 мм, и оно постоянно засорялось.

Получить стабильную плазму не удалось, но проблески все же были, и это стимулировало к продолжению экспериментов.

В данном плазмогенераторе в качестве рабочего тела испытывались пароводяная смесь и воздух. Выход плазмы получился интенсивнее с водяным паром, но для устойчивой работы его необходимо перегревать до температуры в не одну сотню градусов, чтобы не конденсировался на охлажденных узлах плазматрона.

Такой нагреватель еще не сделан, поэтому эксперименты пока что продолжаются только с воздухом.

Фотографии внутренностей плазматрона:

Анод выполнен из меди, диаметр отверстия сопла от 1.8 до 2 мм. Анодный блок сделан из бронзы, и состоит из двух герметично спаянных деталей, между которыми существует полость для прокачки охлаждающей жидкости – воды или тосола.

Катодом служит слегка заостренный вольфрамовый стержень диаметром 4 мм, полученный из сварочного электрода. Он дополнительно охлаждается потоком рабочего тела, подаваемого под давлением от 0.5 до 1.5 атм.

А вот полностью разобранный плазматрон:

Электропитание подводится к аноду через трубки системы охлаждения, а к катоду – через провод, прицепленный его держателю.

Запуск, т.е. зажигание дуги, производится закручиванием ручки подачи катода до момента соприкосновения с анодом. Затем катод надо сразу же отвести на расстояние 2..4 мм от анода (пара оборотов ручки), и между ними продолжает гореть дуга.

Электропитание, подключение шлангов подачи воздуха от компрессора и системы охлаждения – на следующей схеме:

В качестве балластного резистора можно использовать любой подходящий электронагревательный прибор мощностью от 3 до 5 кВт, например подобрать несколько кипятильников, соединенных параллельно.

Дроссель выпрямителя должен быть рассчитан на ток до 20 A, наш экземпляр содержит около сотни витков толстой медной проволоки.

Диоды подойдут любые, рассчитанные на ток от 50 А и выше, и напряжение от 500 V.

Воздушный компрессор для подачи рабочего тела взят автомобильный, а для прокачки охлаждающей жидкости по замкнутому контуру используется автомобильный омыватель стекол. Электропитание к ним подводится от отдельного 12-вольтового трансформатора с выпрямителем.

Немного о планах на будущее

Как показала практика, и эта конструкция тоже оказалась экспериментальная. Наконец-то получена стабильная работа в течение 5 – 10 минут. Но до полного совершенства еще далеко.

Сменные аноды постепенно выгорают, а делать их из меди, да еще с резьбой, затруднительно, уж лучше бы без резьбы. Система охлаждения не имеет прямого контакта жидкости со сменным анодом, и из-за этого теплообмен оставляет желать лучшего. Более удачным был бы вариант с прямым охлаждением.

Детали выточены из имевшихся под рукой полуфабрикатов, конструкция в целом слишком сложна для повторения.

Также необходимо найти мощный развязывающий трансформатор, без него пользоваться плазматроном опасно.

И под завершение еще снимки плазматрона при разрезании проволоки и стальных пластинок. Искры летят почти на метр 🙂

Плазморез: плазменный резак металла своими руками из инвертора

Раскрой листового металлопроката является сложным процессом, требующим применения специального оборудования. Быстро справиться с задачей поможет плазморез, с помощью которого можно изготовить детали любой конфигурации. Промышленной установкой можно работать с алюминием, нержавейкой, латунью, сталью, сверхпрочными сплавами.

Для бытовых нужд можно сделать плазморез из инвертора своими руками в домашней мастерской. Несмотря на то, что аппарат будет иметь ограниченные возможности в отношении конфигурации получаемого продукта из металлов разной твердости, кроме толщины материала и скорости его резки не имеется. В зависимости от мощности устройства прибор может использоваться для сварки металлов в среде газа аргон.

Комплектующие детали для аппарата

Для изготовления плазмореза можно взять серийный сварочный инвертор, на основе которого изготавливаются чертежи и схемы плазмореза своими руками. Сборку производительного агрегата можно осуществить из набора элементов:

1. плазмотрона (плазменного резака);
2. источника питания (инвертор, трансформатор);
3. осциллятор;
4. компрессор для охлаждения плазмы;
5. электрические кабели;
6. соединительные шланги.

Выбор источника питания для комплектации самодельного плазмореза рекомендуется ориентировать на силу вырабатываемого тока. К положительным свойствам оборудования относятся оптимальные габаритные размеры, небольшой вес, удобство в эксплуатации. Негативным фактором прибора является сложность при работе с толстым листом металла.

Благодаря высоким техническим характеристикам плазменная резка металла, своими руками которую можно изготовить в частной мастерской, имеет стабильное напряжение, влияющее на качество резки. Аппарат, изготовленный на основе инвертора, обладает высоким КПД, простой схемой настройки, малым потреблением электрической энергии, помогает выполнять работы на объектах с ограниченной доступностью.

Как изготовить плазморез

Для того чтобы изготовить плазмотрон своими руками, схемы, чертежи и описание которого можно найти в мировой сети, необходимо подобрать сменные плазменные резаки, позволяющие получить режущую струю нужной толщины, повысить качество и эффективность резки. Рабочий процесс требует соблюдения личной техники безопасности оператором.

Формирование потока сжатого воздуха, переходящего в струю плазмы высокой температуры, осуществляется компрессором специальной конструкции. Для подачи питания от электрической сети и воздуха от компрессора в самодельном плазморезе из сварочного инвертора используется кабельно шланговый пакет. Шланг подает газ аргон через патрубок в вихревую камеру с выходом в одну сторону.

Устройство для резки металла, изготовленное в домашней мастерской, может выполнять другие виды работ. Для изготовления высокопроизводительного аппарата из бытового инвертора прямого действия понадобится:

1. стол;
2. шаговые элементы;
3. направляющие детали;
4. блок управления;
5. ременная передача.

Резак плазменный прямого действия представляет собой элемент, состоящий из двух электродов: основного и медного сопла, или анода. Основной электрод, или катод, изготавливается из тугоплавкого металла, токопроводящим элементом является обрабатываемый материал. Резка металла осуществляется плазменной дугой, возникающей между соплом и металлом.

Кроме расходных элементов в плазморезе из инвертора имеется изолятор и камеры сгорания для аргона. При включении осциллятора газ, вырываясь из отверстия сопла с керамическим корпусом под большим давлением, разогревается до температуры + 5000 С, превращается в плазму и воздействует на узкую полосу металла. При отделении элементов на месте разреза образуется гладкая поверхность, процесс не образует брызг и рваных краев.

Если нет возможности сделать самостоятельно осциллятор из деталей, его можно заменить прибором ВДС-02 заводского изготовления. Технические характеристики прибора позволяют параллельно или последовательно подключать устройство к инвертору.

Для быстрой сборки и разборки устройства специалисты рекомендуют воспользоваться клеммами или специальными зажимами.

Свойство самодельного устройства

В отличие от привычного сварочного аппарата плазморез, собранный своими руками, работает от системы управления поджигом, первичная искра запала получается от встроенного осциллятора. После образования плазмы система отключается с помощью реле, реагирующего на величину тока от нагрузочного инвертора. Для формирования плазмы давление рабочей среды должно достигать 2,5 атм, величину которого может обеспечить инверторный компрессор автомобильный или с ресивером.

В комплектацию оборудования рекомендуется ввести редуктор, позволяющий поддерживать давление газа на постоянном уровне. Затраты на устройство быстро окупятся, если аппарат используется при выполнении покраски объекта из краскопульта. Ручная самоделка показывает высокие результаты при работе как с листовой жестью толщиной 1 мм, так и со стальными заготовками толщиной до 20 мм. Качество работы будет выше, чем на станке с ЧПУ.

Рекомендации профессиональных сварщиков

Работа с прибором плазменного типа отличается от сварки металлов электродами. Процесс обработки заготовки устройством первого типа заключается в особенностях технологического процесса. Для ручного плазмореза потребуется запас прокладок для шлангов, отсутствие расходного материала может привести агрегат к поломке.

В качестве запасного элемента всегда в наличии должна иметься горелка, так как при выполнении задач сопло подвергается быстрому нагреву и охлаждению. Также важно иметь в запасе тугоплавкие электроды, изготовленные из циркония, тория, бериллия или гафния. Используя электроды специального назначения, следует помнить, что при нагревании бериллий выделяет радиоактивные оксиды, из тория выделяются летучие токсичные элементы.

Для раскроя металла по однотипной программе лучше всего использовать плазморезку отдельной модификации, имеющей в комплектации защитные кожухи для рук оператора. Эксплуатация оборудования связана с угрозой для жизни и здоровья персонала, к работе с плазменной установкой разрешена только специалистам высокой квалификации.

Как сделать плазморез из сварочного инвертора?

Время чтения: 7 минут

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.

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.

Общая информация

Чтобы понимать принцип работы плазмореза, необходимо разбираться в самой технологии резки. Итак, плазменная резка — это способ обработки металла, в основе которого лежит применение плазмы в качестве резца. Плазма — это ионизированный газ.

У плазменной резки есть множество преимуществ по сравнению с другими технологиями:

• Можно резать любые металлы вне зависимости от их состава и особенностей
• Резка плазмой осуществляется в два раза быстрее, чем при использовании газопламенной технологии. Это особенно заметно при резке тонких деталей
• Детали не деформируются при резке, поскольку в процессе область реза нагревается
• Рез получается очень аккуратным и чистым
• Для резки не нужно использовать газовый баллон, поэтому повышается безопасность работ
• С помощью плазмореза можно выполнять фигурную резку без ограничений по форме и размеру
• Плазморез можно использовать не только с металлическими деталями.

Существуют различные типы плазморезов. Мы не будем перечислять их в рамках этой статьи. Скажем лишь, что они могут быть инверторными и трансформаторными. Применение инверторной технологии позволяет изготовить плазморез для сварки тонких деталей. Трансформаторный плазморез более универсален и подходит для толстых деталей.

Устройство плазмореза

Итак, теперь вы знаете, что для резки плазморезом используется плазма — ионизированный газ. Плазма обладает крайне высокой степенью проводимости электрического тока. При этом степень проводимости увеличивается со степенью нагрева плазмы. Это значит, что чем выше температура плазмы, тем больше сила резки.

Плазморез заводского производства

Для выполнения резки применяют не чистую плазму, а воздушно-плазменную дугу. Электрический ток напрямую воздействует на металл, формируя рез. Для тех, кто хочет знать больше подробностей, мы поясним. Плазморез формирует воздушно-плазменную дугу, которую сварщик должен направить в зону резки. Металл начнет медленно нагреваться, а вскоре и плавиться. Затем металл, находясь в жидком состоянии, выдувается из зоны резки.

Стандартный плазморез состоит из нескольких компонентов. Самый главный — это инвертор или трансформатор, который играет роль источника питания. Также необходим компрессор и сам резак, который также называют плазматроном.

Отдельно обратим внимание на конструктив плазмотрона. Внутри резака присутствует электрод, который изготавливается из циркония, бериллия, гафния и других редких металлов. При нагревании на поверхности такого электрода образовываются тугоплавкие оксиды, которые защищают сам электрод от разрушения. Это одна из причин, почему не стоит изготавливать резак своими руками. Лучше приобрести его в магазине.

Плазмотрон

Также обратите внимание на сопло, которое напрямую участвует при подаче воздушно-плазменной дуги. Сопло может иметь различную длину и диаметр. Подбирая диаметр, определитесь, как быстро будете выполнять резку. Чем больше диаметр, тем больше и плазменный поток, а значит и резка происходит быстрее. Мы рекомендуем использовать сопло диаметром 3 мм. Оно наиболее универсально.

Что касается длины, то здесь важно соблюдать золотую середину. Чем длиннее сопло, тем быстрее оно выходит из строя. Но при этом качество реза заметно выше. Приобретите сопла разной длины и поэкспериментируйте. Выберите для себя оптимальное.

Как сделать плазморез

Как вы заметили, заголовок нашей статьи звучит так: «Как сделать плазморез из сварочного инвертора». Это один из самых частых запросов по данной теме. Но спешим вас огорчить: собирать плазморез из инвертора своими руками — это не самая лучшая идея. Точнее так: использовать инвертор в качестве источника тока в самодельном плазморезе — это неэффективное и дорогое занятие. И вот почему.

Стандартный инвертор работает от сети 220В. Для резки очень тонкого металла этого может быть достаточно, но для выполнения более сложных работ вам понадобится источник, работающий от 380В. Для этих целей годится трансформатор. Кроме того, в плазморезе поджиг дуги контактный, а его невозможно сделать дома при использовании инвертора в качестве «донора».

Также учитывайте, что нельзя взять просто самый дешевый инвертор и сделать из него плазморез. Вам понадобится достаточно мощный и качественный аппарат, стоимостью минимум 150-200$. Что уже составляет половину или более от цены заводского плазмореза. Дополнительно вам понадобится плазмотрон и клапан. В итоге общая стоимость такой самоделки составит те самые 300$, которые просят за новый плазморез в магазине.

Вердикт: сделать дешевый плазморез из инвертора невозможно. Переделка ММА-аппарата в резак целесообразна только в том случае, если вам просто нравится мастерить все своими руками, а не покупать готовое.

Ну а если вы просто хотите сделать недорогой плазморез, то целесообразнее изготовить плазменный резак из обычного трансформатора. Трансформатор — это самый простой источник тока. В нем нет никаких электронных компонентов, поэтому он наиболее надежен. Самодельный плазморез из трансформатора будет работать даже при перепадах напряжения. А благодаря большой мощности от сможет резать толстый металл. Единственный недостаток — это большие габариты и вес такого плазмореза. К тому же, он будет потреблять немало электроэнергии.

Ниже видео о том, как смастерить плазморез из сварочного трансформатора своими руками.

А также подробные схемы от одного из умельцев, найденные в открытом доступе.

Мы не рекомендуем собираться своими руками плазмотрон (он же резак). Это невыгодно и сложно. Себестоимость самодельного резака будет близка к себестоимости магазинного. Так что лучше соберите «начинку» плазмореза, а все комплектующие докупите.

Вместо заключения

Как видите, чтобы сделать плазморез из сварочного инвертора своими руками, необходимо потратиться. И в большинстве случаев эта трата нецелесообразна, поскольку разница в цене между самодельным плазморезом и заводским будет несущественной. Мы рекомендуем изготавливать плазморез из трансформатора. Так вы получите недорогой аппарат, способный варить толстые и тонкие металлы, что удобно в быту.

Плазморез, изготовленный из трансформатора, прослужит вам долгие годы. Он надежен и прост в применении, а его ремонт не ударит по кошельку. Словом, плазморез из трансформатора — это оптимальный вариант для домашнего мастера. Для его сборки не нужны дорогостоящие комплектующие, что крайне важно.

А что вы думаете по этому поводу? Возможно, вы когда-либо собирали плазморез своими силами и можете рассказать о своем опыте? Поделитесь своим мнением в комментариях ниже. Он может быть полезен для всех, кто только начинает изучать тему самодельных приборов для сварки. Желаем удачи в работе!

Советы по изготовлению плазмореза из инвертора своими руками

Как правило, плазмой листовой металл режется на крупных производствах, и делается это при изготовлении деталей сложной конфигурации. На промышленных станках режутся любые металлы: сталь, медь, латунь, алюминий, сверхтвердые сплавы. Примечательно, что плазменный резак вполне можно сделать собственноручно, хотя возможности устройства в этом случае будут несколько ограниченными. В крупносерийном производстве самодельный ручной плазморез непригоден, но вырезать им детали в своей мастерской, цехе или гараже удастся. В отношении конфигурации и твердости обрабатываемых заготовок ограничений практически нет. Однако они касаются скорости резания, размеров листа и толщины металла.

Описание самодельного плазмореза из инвертора

Плазморез своими руками легче смастерить, взяв за основу инверторный сварочный аппарат. Такой агрегат будет простым по конструкции, функциональным, с доступными основными узлами и деталями. Если какие-то детали не продаются, их тоже можно изготовить самостоятельно в мастерской с оборудованием средней сложности.

Самодельный аппарат не оборудуется ЧПУ, в чем его недостаток и преимущество одновременно. Минус ручного управления в невозможности изготовления двух совершенно одинаковых деталей: мелкие серии деталей в чем-то будут отличаться. Плюс в том, что не придется покупать дорогостоящее ЧПУ. Для мобильного плазмореза ЧПУ не нужно, так как того не требуют выполняемые на нем задачи.

Главные составные части самодельного агрегата:

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

Итак, сложных элементов в конструкции нет. Однако все элементы должны иметь определенные характеристики.

Источник тока

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

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

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

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

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

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

Плазмотрон

Вторым по важности элементом является плазмотрон. Плазменный резак состоит из основного и добавочного электродов, первый сделан из тугоплавкого металла, а второй представляет собой сопло, обычно медное. Основной электрод служит катодом, а сопло – анодом, и во время работы это – обрабатываемая токопроводящая деталь.

Если рассматривать плазмотрон прямого действия, дуга возникает между заготовкой и резаком. Плазмотроны косвенного действия режут плазменной струей. Аппарат из инвертора рассчитан на прямое действие.

Электрод и сопло являются расходными материалами и заменяются по мере износа. Кроме них, в корпусе имеется изолятор, который разделяет катодный и анодный узлы, еще есть камера, где вихрится подаваемый газ. В сопле, коническом или полусферическом, сделано тонкое отверстие, через которое вырывается газ, раскаленный до 3000-5000°C .

В камеру газ поступает из баллона или подается из компрессора по шлангу, который совмещен с кабелями питания, образующими пакет из шлангов и кабелей. Элементы соединены в изоляционном рукаве либо соединены жгутом. Газ идет в камеру через прямой патрубок, который находится сверху или сбоку вихревой камеры, обеспечивающей перемещение рабочей среды лишь в одну сторону.

Принцип работы плазмотрона

Газ, поступающий под давлением в пространство между соплом и электродом, проходит в рабочее отверстие, удаляясь после в атмосферу. С включением осциллятора – устройства, которое вырабатывает импульсный высокочастотный ток, – между электродами появляется предварительная дуга и нагревает газ в ограниченном пространстве камеры сгорания. Поскольку температура нагрева очень высокая, газ превращается в плазму. В этом агрегатном состоянии ионизированы, то есть электрически заряжены, практически все атомы. Давление в камере резко повышается, и газ вырывается наружу раскаленной струей.

При поднесении к детали плазмотрона возникает вторая, более мощная, дуга. Если сила тока осциллятора – 30-60 А, рабочая дуга возникает при силе в 180-200 А. Она дополнительно разогревает газ, разгоняющийся под действием электричества до 1500 м/с. Комбинированное действие плазмы высокой температуры и скорости движения режет металл по тончайшей линии. Толщину разреза определяют свойства сопла.

Плазмотрон косвенного действия работает иначе. Роль главного анода в нем играет сопло. Из резака вместо дуги вырывается струя плазмы, режущая не токопроводящие материалы. Самодельное оборудование данного типа работает крайне редко. В связи со сложностью устройства плазмотрона и тонких настроек сделать его в кустарных условиях практически невозможно, хотя чертежи найти нетрудно. Он работает под высокими температурами и давлениями и становится опасным, если что-то сделано неправильно!

Осциллятор

Если некогда заниматься сборкой электрических схем и поиском деталей, возьмите осцилляторы заводского изготовления, к примеру, ВСД-02. Характеристики этих устройств более всего подходят для работы с инвертором. Осциллятор подсоединяется в схему питания плазмотрона последовательно или параллельно, в зависимости от того, что диктует инструкция конкретного прибора.

Рабочий газ

Перед тем, как приступить к изготовлению плазмореза, продумайте сферу его применения. Если предстоит работа исключительно с черными металлами, обойтись можно одним лишь компрессором. Для меди, латуни и титана потребуется азот, а алюминий режется в смеси азота с водородом. Высоколегированные стали режут в аргоновой атмосфере, здесь аппарат рассчитывают и под сжатый газ.

Транспортировка устройства

Ввиду сложности конструкции устройства и многочисленности составляющих его компонентов, аппарат плазменной резки трудно разместить в ящике или переносном корпусе. Рекомендуется использовать складскую тележку для перемещения товаров. На тележке компактно расположится:

• инвертор;
• компрессор или баллоны;
• кабельно-шланговая группа.

В пределах мастерской или цеха с перемещением проблем не будет. Когда аппарат потребуется транспортировать на какой-либо объект, он загружается в прицеп легковой машины.