Как сделать плазморез своими руками из инвертора

Самодельным плазменным резаком достаточно легко выполнять различные работы. Его можно использовать не только для производственных, но и для бытовых задач, к примеру, для обработки изделий из металла, где рез должен быть максимально точным, тонким и высококачественным.

При изготовлении оборудования важно предусмотреть соответствующую силу тока. Этот показатель определяется источником питания, в данном случае инвертором. Благодаря ему обеспечивается относительно стабильная работа, по сравнению с трансформатором энергия потребляется более экономно, при том, что размер толщины изделий, с которыми он может работать, в разы меньше.

Также особенностью инвертора является удобство при эксплуатации. Он компактный, обладает небольшим весом. Кроме этого, при низком энергопотреблении его КПД практически на десять процентов больше, чем у трансформатора. Все эти нюансы положительно влияют на качество его работы. Единственный минус использования инверторного плазмореза — это затрудненный раскрой заготовок значительной толщины.

Для сборки конструкции самодельных аппаратов можно воспользоваться готовыми схемами, которые представлены в сети. Также важно заранее подготовить все комплектующие. В процессе сборки следует максимально точно выполнять последовательность указанных в схеме действий, обращая внимание на то, соответствуют ли конструктивные элементы друг другу.

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.

Плазморез

При высокой стоимости оборудования для сварки, лучше всего остановиться на инструментах известных брендов, например, Brima, TBi или ESAB. Покупать элитное оборудование для самодельного станка нет необходимости — уровень продукции этих компаний вполне профессиональный, а цена доступная даже для домашнего производства. Китайские дешевые плазмотроны не нужно покупать даже из соображений экономии. Лучше отказаться от идеи плазменного станка с ЧПУ своими руками, чем держать его в мастерской в качестве мебели.

Генератор тока выбираем инверторный. Трансформаторы отличаются невысоким КПД и невысокой стабильностью тока. Они вполне работоспособны в составе ручных плазморезов, но для серийного производства не подходят — пульсации тока могут отрицательно повлиять на точность резки. Кроме того, энергозатраты при использовании трансформатора на порядок выше, чем у инвертора. Если приходится работать на станке часто и длительное время, то разница весьма ощутима.

Конструкция

Базовая конструкция плазменного станка практически не отличается от других станочных приборов и состоит из:

  • основного блока;
  • источника подачи электричества;
  • рабочего механизма.

Рабочий механизм включает наконечник и шланг. Вместе они образуют электрическую дугу при включении. Главным инструментом, выполняющим плазморезку, выступает плазменный резак. Данный механизм также известен под названием “плазматрон”. В процессе обработки он получает силу тока через источник питания, что позволяет ему работать на протяжении длительного периода. В главном блоке находится кабель-шланговый пакет и воздушный компрессор.

Плазматрон и плазморез – разные понятия. Плазматрон, известный также под названием “плазменный резак” – рабочий инструмент станочного прибора. Плазморез – название всего станка.

Плазматон состоит из:

  • сопла;
  • электрода;
  • охладителя (изолятора);
  • канала подачи сжатого воздуха.

Электрод возбуждает электрическую дугу, благодаря чему она приводится в рабочее состояние. Данная деталь производится по чертежам на основе различных элементов: гафний, цирконий, бериллий, торий.

Принципы выбора

Перед покупкой установки, требуется разобраться в направлении где будет применяться резка с ЧПУ. Принципы выбора:

  1. Выбрать программу, которая установлена на станке.
  2. Скорость выполнения отдельных технологических операций. От этого будет зависеть производительность плазмореза.
  3. Мощность станка, оптимальная толщина разрезаемых заготовок.
  4. Проверять целостность подключения основных элементов друг к другу. Учитывать силу тока, требуемую для запуска оборудования.

Преимущества и недостатки

Любой станок имеет ряд сильный, слабых сторон, о которых необходимо узнать перед покупкой. Преимущества:

  1. Оборудование для плазменной резки с ЧПУ практически исключает усилия человека во время рабочего процесса.
  2. Высокая точность, производительность плазменной резки ЧПУ.
  3. Возможность изменения точности позиционирования плазмотрона в разных направлениях.
  4. Большой срок службы установки.
  5. Высокая скорость реза.
  6. Возможность делать как простые, так и сложные резы.

Недостатков у плазмотронов крайне мало. Один из них — невозможность разрезания деталей толщиною боле 15 см. Нельзя резать плазмой титановые детали.

Производители и стоимость

Среди отечественных производителей можно выделить несколько производителей станков для плазменной резки металла с ЧПУ, чтобы понять какие цены будут ждать покупателя. К ним относятся:

  1. НОРД — вертикаль. Промышленная установка с большим рабочим столом, портальной конструкцией. Средняя цена — около 800 000 рублей.
  2. OPTITOME 15. Промышленное оборудование с цифровым управление. Средняя цена — около 1 000 000 рублей.
  3. Магнит-CNC. Переносная установка, с помощью которой выполняют термическую резку. Средняя цена — около 700 000 рублей.

Станки зарубежных производителей стоят на порядок дороже. Цена напрямую зависит от нескольких показателей:

  1. Известности бренда.
  2. Размеров рабочего стола.
  3. Мощности плазмотрона.
  4. Наличия дополнительных функций.

Устройство плазмореза

Любая машина плазменной резки с ЧПУ имеет несколько обязательных устройств, которые входят в ее состав.

В первую очередь, установка для резки металла имеет источник питания с определенными параметрами работы, чтобы обеспечивать нормальное функционирование всего оборудования.

Кроме этого, в состав аппарата входит специальный плазменный резак или плазмотрон, который имеет специфическую конструкцию.

Также в состав установки входит воздушный компрессор, обеспечивающий подачу воздушного потока с заданным рабочим давлением.

Станок, предназначенный для плазменной резки с ЧПУ, также в своем составе имеет и специальный пакет, состоящий из шлангов и кабелей.

В большинстве случаев, в качестве основного источника питания выступает обыкновенный трансформатор, а также инвертор. Они отвечают за подачу на аппарат для плазменной резки тока с заданными параметрами силы.

Читайте также  Расчет нихрома для паяльника

Основным достоинством устройств, работающих от трансформаторов, является возможность нарезки труб с большой толщиной металла.

В свою очередь, плазменные инверторы потребляют значительно меньше электрической энергии, а поэтому их целесообразно использовать на небольших производствах.

Плазменная резка ЧПУ своими руками дает возможность выполнить необходимые работы точно и эффективно.

Одним из главных элементов любого станка для плазменной резки с ЧПУ является резак или плазмотрон. Именно им производится нарезание любых заготовок заданных размеров и формы.

Он имеет достаточно простое устройство и состоит из таких элементов, как сопло, электрод, а также расположенный между ними специальный охладитель.

Кроме этого, на резаке обязательно предусмотрен канал для подачи сжатого воздуха под заданным давлением.

Непосредственно режущая струя формируется в сопле резака. От ее размеров и характеристик и зависят главным образом все возможности данного оборудования.

Аппарат для плазменной резки с ЧПУ обязательно оснащается компрессором, который обеспечивает необходимую подачу воздуха под определенным давлением.

Соединение компрессора непосредственно с источником питания и самим плазмотроном обеспечивает так называемый кабель-шланговый пакет.

Стоит отметить, что и цена на такое универсальное оборудование с ЧПУ, реализуемое во всех специализированных магазинах, выставлена достаточно высокая, а поэтому многие умельцы делают его своими руками.

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.

Осциллятор для плазмореза своими руками

Осциллятор, который при желании нетрудно изготовить своими руками, чаще всего, относится к устройствам непрерывного действия. Рассмотрим конструкцию гаджета.

В общем случае осциллятор состоит из следующих основных узлов:

  • колебательный контур. Он играет роль искрового генератора затухающих колебаний. Колебательный контур состоит из следующих компонентов:
    • накопительный конденсатор;
    • катушка индуктивности. Её роль выполняет, как правило, обмотка высокочастотного трансформатора;
  • разрядник;
  • дроссельные катушки;
  • трансформатор высокой частоты.

Если у вас есть необходимый инструмент, навыки работы с электронной техникой и желание собрать осциллятор для плазмореза своими руками, то вам предстоит собрать и настроить указанные выше узлы.

Схема

Чтобы было понятно, что вы будете создавать, расскажем, в общих чертах, о принципе действия осциллятора. Сетевое напряжение после повышающего трансформатора поступает на конденсатор колебательного контура и заряжает его. Когда конденсатор зарядился до оптимального значения, предусмотренного параметрами электросхемы, происходит его разряд через разрядник (пробой воздушного зазора).

Внешний вид самодельного разрядника приведён на рисунке.

Самодельный одноискровый разрядник. Ист. http://met-all.org/oborudovanie/svarochnye/svarochnyj-oscillyator-svoimi-rukami.html.

Импульс, возникший в этот момент на разряднике, возбуждает колебания в колебательном контуре (колебания представляют собой обмен энергией между ёмкостью конденсатора и индуктивностью обмотки высокочастотного трансформатора). В колебательном контуре возникают затухающие высокочастотные электрические колебания, соответствующие его резонансной частоте.

В момент резонанса на обкладках конденсатора колебательного контура образуется высокое напряжение (величина зависит от добротности «Q» колебательного контура), которое через разделительный конденсатор и обмотку катушки поступает на резак и производит поджиг. Параметры разделительного конденсатора подбираются таким образом, чтобы его реактивное сопротивление препятствовало прохождению тока низкой (сетевой) частоты и не препятствовало высокой частоте.

Вот один из вариантов принципиальной электрической схемы самодельного осциллятора.

Принципиальная электрическая схема осциллятора, который можно собрать своими руками. Ист. http://ismith.ru/welding-equip/svarochnyj-oscillyator-svoimi-rukami/.

Пояснения к схеме:

1. Назначение индикатора «МТХ-90». В момент разряда накопительного конденсатора (при условии правильного подключения всего устройства) светится табло «Контроль фазировки».

2. S1- выключатель дугообразователя;

3. Дроссель Др1 представляет собой катушку из 15 витков провода сечением 2,5 кв. мм, намотанную на кольце R40 х 25 х 80 из феррита с магнитной проницаемостью M2000HM.

4. Т1 – импульсный трансформатор генератора строчной развёртки (на сленге — «строчник») типа «ТС180-2».

Большим «плюсом» этой электрической схемы служит тот факт, что для её реализации не требуются какие-либо дефицитные или дорогостоящие детали (материалы).

Пример конструкции приведён на рисунке.

Пример монтажа осциллятора в «глухом» корпусе. Ист. http://m.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=115840.

Настройка осциллятора должна осуществляться с тем плазморезом, с которым он будет в дальнейшем работать. Заключается она в подборе опытным путём терристоров. Ориентироваться следует на устойчивость сварочной дуги.

Видео

Посмотрите небольшой ролик с описанием одного из вариантов осциллятора своими руками:

Полезные советы

Существует много моментов, которые обязательно сказываются на работе агрегата.

  • Приобретать, например, большой компрессор нет необходимости. Но 2-2,5 атмосфер при большом объеме работ может не хватить. Выход из положения – установить на компрессоре ресивер. Он работает, как аккумулятор, накопляющий давление в сжатом воздухе. Для этого дела можно приспособить, к примеру, болоны от тормозной системы большегрузных машин. Вариант на самом деле простой. Объем у баллона большой, и его должно хватить на длительный промежуток времени.
  • Чтобы давление воздуха было стабильным и одинаковым, на выходе ресивера нужно установить редуктор.
  • Конечно, оптимальное решение – приобрести компрессор в комплекте с ресивером. Стоит он дороже обычного, но если этот агрегат использовать и для других дел, к примеру, для покраски, то можно увеличить его функциональность и тем самым покрыть затраты.
  • Чтобы сделать мобильную версию станка, можно изготовить тележку небольших размеров. Ведь все элементы плазмореза – небольшие по габаритам приспособления. Конечно, о мобильности придется забыть, если станок изготовлен на основе сварочного трансформатора. Слишком он большой и тяжелый.
  • Если нет возможности купить готовый комплект шланг-кабель, то можно его сделать самостоятельно. Нужно сварочный кабель и шланг высокого давления объединить в один рукав и поместить их в единую оболочку. К примеру, в обычный шланг большего диаметра. Сделанный таким образом комплект просто не будет мешаться под ногами, что очень важно при проведении резки металлов.
Читайте также  Стяжка пружин своими руками

Сделать свой собственный плазморез совсем несложно. Конечно, надо будет получить необходимую информацию, изучить ее, обязательно рекомендуется посмотреть обучающее видео. И после этого правильно подобрать все элементы точно под необходимые параметры. Кстати, собранный плазморез на основе серийного инвертора дает возможность не только проводить плазменную резку металлов, но и плазменную сварку, что увеличивает функциональность агрегата.