Плазморез: принцип действия, устройство, инструкция по применению Видео

Плазморез: принцип действия, устройство, инструкция по применению +Видео

Плазморез: принцип действия, устройство, инструкция по применению

Что представляет собой плазморез и по какому принципу он работает? Если говорить про данный инструмент, то стоит сразу отметить, что это тот прибор, который используют сварщики, причем далеко не все. Для единоразового использования такой инструмент никогда и нигде не применяют. По этой причине есть инструменты, при помощи которых есть возможность проводить отрезные операции, и при этом не прибегать к использованию дорогого варианта, а именно болгарки. Но если требования к объему и скорости проводимого процесса ужесточенные, то вам никак не обойтись без использования плазмореза.

Именно по этой причине его используют в машиностроительной индустрии, при изготовлении больших конструкций из металла, для резки труб и всего остального.

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.

Преимущества ручного плазмореза

  • Срез высокого качества;
  • Не нужны подготовительные работы;
  • Вы не рискуете искривить заготовку;
  • Возможность делать изделия любой геометрической формы;
  • Широкий диапазон металлов для резки;
  • Скорость резки;

Ниже мы рассмотрим каждый из пунктов подробнее:

  • Высококачественный срез. Болгарка оставляет множество заусенцев и диском в ряде случаев невозможно сделать ровный срез. Тогда мы обращаемся к автоматической пиле по металлу, но проблема не решается. Газорезка не спасает, ведь после нее приходится исправлять множество наплывов. Аппарат для плазменной резки не оставляет ни заусенцев ни окалин. После плазмы редко требуется доработка
  • Отсутствие необходимости в подготовительных работах. Резать болгаркой металл со следами краски или ржавчины — сомнительное удовольствие. Мелкие осколки травмируют кожу, а пыль и грязь не дают следить за качеством среза. В то же время, принцип работы плазмореза таков, что подготовительные работы не требуются вовсе.
  • Минимальный риск искривить заготовку. Плазма, как и механическая резьба, разогревает металл. Но поверхность нагревается лишь в очень малом радиусе от линии среза. Металл остается жестким и риск искривить изделие минимален.
  • Отсутствие ограничений в геометрических решениях. Болгаркой сложно сделать фигурный вырез за счет геометрии диска. Резка металла плазморезом чем-то похожа на работу с фрезой. Поэтому, он легко справляется там, где нужна фигурная резка. Например, в декоративной металлообработке.
  • Возможность работы практически с любым металлом. Механическим способом легко резать мягкие металлы, такие как медь или аллюминий. Немного сложнее — сталь и чугун. И практически невозможно резать твердые металлы, такие как титан. Плазма легко справляется с любыми металлами и сплавами.
  • Высокая скорость обработки изделия. При резке металла толщиной до 10 миллиметров, преимущества плазмы не так очевидны. Но в случае обработки металлов большей толщины, скорость резки, по сравнению с механическим способом возрастает до 10 раз.

Конечно, говоря о преимуществах, нельзя оставлять в тени и недостатки. Их меньше, но о них также необходимо знать.

Подбор конструктивных элементов для оборудования

Чтобы изготовить плазморез из инвертора своими руками необходимо правильно выбрать соответствующие конструктивные элементы:

  • компрессор;
  • плазмотрон;
  • электроды;
  • сопло;
  • плазморез.

В первую очередь, следует предусмотреть наличие инверторного сварочного аппарата, который будет являться источником питания. Благодаря ему должна обеспечиваться подача электрического напряжения на аппарат, в заданном диапазоне значений. Если отсутствует инвертор, то можно использовать вместо него обыкновенный трансформатор.

Подбор плазмотрона должен происходить особенно тщательно, поскольку это основной конструкционный элемент. Воздушный компрессор должен обладать достаточной мощностью, чтобы выполнять резку толстых заготовок.

Также необходимо предусмотреть хорошую длину шлангов, так как это позволит выполнять работу на любых удобных расстояниях. Кроме этого, к плазмотрону следует подбирать соответствующие электроды, которые изготавливаются из подходящих материалов. К таким надежным составляющим относят электроды из тория, бериллия, гафния и циркония. Они обладают положительными характеристиками благодаря тому, что при нагреве на их поверхности создается тугоплавкая оксидная пленка. Это позволяет обеспечить высокую защиту и предотвратить поломку инструмента.

Сопло и его технические характеристики влияют на достижение общего результата и качество рабочего процесса. Наиболее оптимальным вариантом является диаметр сопла — 30 мм. На то, как качественно и аккуратно выполнен разрез влияет длинновой размер сопла. Чем длиннее тем лучше, однако чрезмерная длина может привести к его быстрому износу и преждевременной замене.

Работу плазмореза обеспечивает компрессор, нагнетая струю воздуха под давлением. При этом, посредством него не только подается воздушный поток, он также обеспечивает дополнительную охлаждающую систему.

Ручной аппарат для плазменной резки металла

Обычные сварочные аппараты не удобны при резке металлов и требуют особых навыков и практики у человека, использующего их для проведения работ по раскрою. Плазменные устройства более удобны и просты в эксплуатации.

Первые модели плазменных резаков использовались исключительно в промышленных целях: машино- и судостроении, изготовлении металлоконструкций и т. д., то современный плазморез можно встретить и в обычном гараже используемую для личных нужд. Аппарат для плазменной резки металла позволяет точнее управлять технологическим процессом, а также значительно облегчает проведение работ.

Что такое плазморез, что им можно делать

Переносная ручная плазменная резка металла в бытовых целях используется в основном во время капитального строительства. Плазморез позволяет заменить малоэффективную и опасную болгарку. С помощью плазмореза можно раскраивать необходимый листовой металлопрокат и трубы.

Еще одна сфера, где пригодится ручной аппарат плазменной резки металла – это художественная обработка материала. Точность, простота в эксплуатации и доступность использования плазменной установки практически в любых условиях, позволяет использовать оборудование в следующих целях:

    Промышленность – аппарат воздушно-плазменной резки металла в основном применяется в случаях, где существует необходимость в быстром разрезании любого токопроводящего материала. В промышленных целях используют не только аппарат для ручной плазменной резки металла, но и специальные плазменные станки позволяющие автоматизировать и сократить время выполнения работ.

Бытовые цели – в этой сфере оборудование для ручной плазменной резки металла пока не получило широкого распространения. В основном это связано с тем, что ручные плазморезы сравнительно недавно поступили в свободную продажу. В основном применение плазмореза в бытовых целях связано с фигурной резкой металла. Некоторые строительные бригады используют оборудование во время кровельных, сантехнических и других работ.

Читайте также  Фаза цвет провода

В зависимости от основного назначения, аппарат для резки металла плазмой может отличаться техническими характеристиками и возможностями. Перед выбором плазменного оборудования следует определиться, как именно будет использоваться резак.

Принцип работы плазмореза, как устроен плазморез

Воздушно-плазменная резка основана на принципе подачи разогретого воздуха под давлением на обрабатываемую поверхность. Что такое плазма – это воздух, который разогревается до температуры 25 – 30 тыс. градусов с помощью электрической дуги.

Что происходит при этом? Принцип действия плазмореза основан на изменении свойств воздуха при его моментальном разогревании до максимально высоких температур. В этот момент воздух ионизируется и благодаря этому начинает пропускать электрический ток.

Двойное воздействие плазмы и электричества позволяет ускорить процесс резки металла. Чтобы это стало возможным в конструкцию резака входят следующие узлы:

Плазмотрон – это резак, с помощью которого и выполняются все основные задачи. Устройство горелки плазмореза может быть прямого и косвенного воздействия:

    Плазморез прямого воздействия используется для обработки токопроводящих материалов, в таких случаях заготовка включается в электрическую цепь и отвечает за возникновение искры.

  • Плазморез косвенного воздействия применяется в более дорогих и сложных устройствах и используется для обработки материалов, не проводящих электричество. Электрод в таких устройствах находится непосредственно в резаке.
  • Сопло – одна из самых функциональных деталей плазматрона. В зависимости от диаметра сопла, плазморезом можно делать либо простые операции, либо сложную фигурную резку. Скорость разрезания материала в основном зависит от длины сопла. Максимальным считается соотношение 1,5; 1,8 к диаметру сопла.

    Электрод – используется в дорогих моделях плазморезов косвенного воздействия. Преимущественно электроды изготавливаются из гафния.

  • Компрессор – чтобы трансформировать воздух в плазму необходимо не только довести его до определенной температуры, но и создать поток определенной скорости. Именно по этой причине для плазмореза нужен компрессор. К качеству компрессора предъявляются высокие требования. Так, чтобы была возможность производства плазмы, воздух в горелку должен подаваться сухой и без примесей машинного масла. Важным является обеспечение равномерного потока воздушных масс без пульсации. Ручные плазменные резаки по металлу со встроенным компрессором являются оптимальным вариантом, так как в них производитель установил оборудование полностью соответствующее требованиям для проведения работ. В плазморезах со встроенным компрессором по умолчанию установлен влагоочиститель или осушитель. Плазморез с компрессором обеспечивает максимальную производительность и увеличивает срок эксплуатации резака.
  • Для мощных промышленных устройств понадобится отдельно приобрести не только компрессор, но и осушитель воздуха. При выборе плазмореза необходимо проследить, чтобы параметры каждого из этих узлов подходили остальным устройствам.

    Какой и как выбрать плазморез для дома

    При выборе плазмореза для дома необходимо учитывать не только технические параметры и производительность самой установки, но и комплектующие устройства. Обратить внимание необходимо на следующее:

      Тип питания – оборудование может подключаться как к обычной сети в 220В, так и трехфазной в 380В. От этой особенности во многом зависит производительность плазмореза и скорость резки. Для бытовых нужд лучше выбрать ручной плазморез с тем типом подключения, который есть в наличии. Производительности бытовой модели работающей от розетки будет достаточно для проведения всех необходимых работ по дому.

    Параметры мощности – наиболее популярными для бытового применения являются модели с производительностью 60-90 ампер. Бытовые плазморезы легко справляются с толстым металлом толщиной до 3 см. Если планируется ручная резка металла до 100 мм плазмой, тогда лучше выбрать модели, выдающие на выходе 90-170 ампер.

    Продолжительность работы – этот коэффициент можно посмотреть в технической документации установки. Обычно он обозначается сокращением ПВ. Если указано соотношение 80%, тогда плазморезом надо пользоваться в течение 8 минут, не больше. Для бытовых нужд будет достаточно оборудования с индексом ПВ 50-60%.

    Сопло для плазмореза – скорость резки напрямую связано с соплом. На скорость раскроя влияет соотношение диаметра к длине сопла. Скорость резки также указывается в технической документации. Выбор комплектующих зависит от используемой силы тока. Чем больше диаметр сопла, тем больше может быть напряжение на выходе.

  • Дополнительные расходники к плазморезу. Стол-копир для ручной плазменной резки позволяет выполнять самые сложные детали, если процесс поставлен на конвейер. Часто даже в домашних условиях требуется воссоздать точную копию сделанной заготовки, для этого и проведения остальных работ, и предназначен стол-копир. Помимо стола понадобится определиться с другими комплектующими и приспособлениями, предназначенными для проведения работ с помощью плазмореза.
  • Многие критерии критичные для промышленного оборудования практически не влияют на производительность бытовой модели. Продолжительности работы плазмореза с индексом ПВ 50% будет достаточно для проведения работ в доме. Промышленное оборудование обычно имеет коэффициент равный 100%.

    Как правильно резать плазморезом

    Правильно работать плазморезом можно научиться практически с первого раза. Качественный рез достигается благодаря практике. Основные принципы работы с плазменным оборудованием следующие:

    На начальной стадии работ в аппарат подается сжатый воздух под давлением.

    Выполняется несколько надрезов при более высоком токе, после чего его силу уменьшают до необходимых параметров.

    Разрез делают в соответствии с выбранными параметрами. Неправильно подобранная сила тока или скорость резки свидетельствует окалинами, которые появляются в процессе резки.

    Держак для плазмореза располагают под углом около 40 градусов.

  • После окончания резки, на горелку будет еще какое-то время подаваться воздух для охлаждения нагретого элемента.
  • Ручная газовая и плазменная резка металла, что лучше

    Выбирая, что именно лучше следует учитывать цели, которые планируется достичь с использованием данной установки, желаемое качество выполнения работ и другие факторы.

    Минусами газовой резки является зависимость от баллонов, что не всегда удобно, а для бытовых условий заправить их часто проблематично.

    Плазменная резка имеет свои минусы, связанные в основном с тем, что качество реза напрямую зависит от профессионализма мастера. Также подаваемый воздух должен соответствовать определенным критериям, что требует использования дополнительного оборудования.

    Достоинства и недостатки

    Перед тем как принять решение о приобретение плазменного резака, нужно ознакомиться со всеми положительными и отрицательными сторонами этого оборудования. Ведь, к примеру, в домашних условиях его может заменить обычная болгарка.

    Итак, плюсы использования резака для плазменной резки металлов.

    • Большая скорость резки, соответственно уменьшение времени на этот процесс. По сравнению с другими режущими инструментами (кислородная горелка, например) скорость выше в шесть раз. Уступает только лазерной резке.
    • С помощью плазменного инструмента можно резать толстые заготовки, что иногда не под силу болгарке.
    • Режет любые виды металлов. Главное – правильно выставить режим работы.
    • Минимальный подготовительный этап. Зачищать поверхности деталей от ржавчины, грязи, масляных пятен нет никакого смысла. Они для резки не помеха.
    • Высочайшая точность среза и высокое его качество. Для ручных агрегатов для точности среза используются специальные упоры, которые не дают резаку смещаться в плоскости. Срез получается без наплывов, ровным и тонким.
    • Невысокая температура нагрева, кроме зоны среза, поэтому заготовки не деформируются.
    • Возможность фигурного среза. И хотя этим могут похвастаться и другие режущие инструменты, но, к примеру, после кислородной горелки придется края среза шлифовать и убирать подтеки металла.
    • Стопроцентная безопасность проводимых операций, ведь никаких газовых баллонов в комплекте оборудования нет.
    • Высокая цена оборудования.
    • Возможность работать только одним резаком.
    • Необходимо направление плазмы выдерживать строго перпендикулярно плоскости обрабатываемой детали. Правда, сегодня можно приобрести аппараты, которые режут изделия под разными углами: 15-50°.
    • Толщина разрезаемого изделия ограничена, потому что самые мощные плазморезы могут разрезать металл толщиною 100 мм. С помощью кислородной горелки можно резать толщину 500 мм.
    Читайте также  Вязание сетей

    И все же плазморезы сегодня достаточно востребованы. Ручные часто используются в небольших цехах, где требуется провести большой объем резки металлов, и где к качеству разреза предъявляются жесткие требования. Обязательно посмотрите видео, которое специально размещено на этой странице сайта.

    Плазменная резка – один из необходимых рабочих компонентов многих отраслей промышленности. Ее используют в коммунальной сфере, судо и машиностроении, изготовлении различных металлоконструкций (в том числе и рекламных) и т.д. Незаменим плазморез и в частной мастерской, поскольку он обязательно пригодится при порезке токопроводящих и нетокопроводящих (к примеру, камень, дерево или пластик) материалов.

    Плазморез можно использовать не только для разрезания труб или металлических листов, с его помощью можно выполнять фигурный рез, изготавливать различные детали и т.д. При этом набор необходимых инструментов/расходников будет минимальным – источник питания, сам резак и воздух.

    Если же говорить о видах плазменной резки, то стоит выделить следующие три:

    • простая резка при использовании электротока и воздуха (иногда азота);

    • резка с газом-защитой (просто защитным или плазмообразующим), который «ограждает» зону реза от любых воздействий извне (рез при этом получается максимально качественным);

    • резка с водой, где вода работает также, как и защитный газ, плюс к этому охлаждает рабочие части плазмотрона и является сорбентом для вредных выделений.

    Обращаем ваше внимание на то, что процессом резки можно правильно управлять только после более детального знакомства с общими принципами работы плазмореза.

    Начнем с особенностей устройства данного аппарата.

    Устройство плазмореза

    4 главные компоненты плазмореза – это:

    • плазмотрон с кабель-шланговым пакетом (или плазменный резак),

    • источник питания и

    Источник питания, подающий на плазмотрон ток определенных параметров, может быть трансформаторного или инверторного типа. Естественно, что трансформаторы – более громоздки и менее экономичны в потреблении электроэнергии. Однако именно они имеют низкий порог чувствительности к перепадам напряжения в сети. И именно трансформаторы могут легко справляться с толстостенными заготовками.

    Источники питания инверторного типа имеют меньший вес, более экономичную стоимость, порог их энергопотребления значительно ниже, чем у трансформаторов, КПД на 30 % выше и дуга стабильнее, но при этом они могут разрезать только тонкостенные заготовки. Такие источники питания подходят более всего для небольших мастерских и производств. Также небольшие источники питания будут незаменимы при работе в труднодоступных местах.

    Резак для плазмы/плазмотрон – главный рабочий элемент плазмореза. Именно на его плечи ложиться основная работа по нарезке заготовок. Его главными комплектующими являются электрод, сопло и изолятор/охладитель (между соплом и электродом) и канал для подачи воздуха в зону резки.

    Электрод, служащий для возбуждения электродуги, находится внутри корпуса плазмотрона. Электрод может быть циркониевый, гафниевый, бериллиевый или ториевый. Указанные металлы пригодны для работы плазмореза, поскольку на их поверхности в процессе работы образуются тугоплавкие оксиды, блокирующие разрушение электрода. Самыми популярными электродами являются гафниевые, так как они на 100 % безвредны для организма оператора плазмореза.

    Сопло в плазморезе предназначено для обжима и формировки струи плазмы, разрезающей заготовки. Размер сопла непосредственно влияет на возможности и характеристики аппарата. Также от параметров сопла зависит технология работы с плазмотроном. Диаметр сопла – это показатель объема воздуха, который может пройти через него за единицу времени. От показателей объема же зависит ширина реза, скорость работы аппарата и скорость его охлаждения. Самый распространенный диаметр сопла – 3 мм. Если же говорить о длине сопла, то тут существует следующая закономерность: самый аккуратный и качественный рез получается при использовании самого длинного сопла. Однако стоит помнить, что слишком большая длина быстрее разрушает упомянутый расходник.

    Компрессор при работе плазмотрона необходим для подачи воздуха, поскольку сама технология плазменной резки требует обязательного использования плазмообразующих и защитных газов. Плазморез промышленного типа потребуе т наличия гелия, аргона, кислорода, азота, водорода и их смесей. Небольшие же аппараты (сила тока которых не превышает 200 А) довольствуются сжатым воздухом, при этом, максимум их рабочих возможностей – разрезание заготовок толщиной 50 мм.

    Кабель-шланговый пакет необходим для соединения компрессора, источника питания и плазмотрона. Кабель служит для передачи тока, шланг – для передачи сжатого воздуха.

    Принцип работы горелки

    Работа аппарата плазменной сварки и резки (плазмореза) основана на использовании в качестве режущего или сваривающего инструмента плазмы, четвертого состояния вещества.

    Для ее получения требуется высокая температура и газ под высоким давлением. При создании между анодом и катодом горелки электрической дуги в ней поддерживается температура в несколько тысяч градусов.

    Образование плазмы

    Если пропустить при таких условиях через дугу струю газа, то он ионизируется, расширится в объеме в несколько сотен раз и нагреется до температуры в 20-30 тысяч °C, превращаясь в плазму. Высокая температура почти мгновенно расплавляет любой металл.

    В отличие от кумулятивного снаряда процесс образования плазмы в плазмотроне регулируемый.

    Анод и катод в резаке плазмореза находятся на расстоянии нескольких миллиметров друг от друга. Осциллятор вырабатывает импульсный ток большой величины и частоты, пропускает его между анодом и катодом, что приводит к возникновению электрической дуги.

    После этого через дугу пропускается газ, который ионизируется. Так как все происходит в замкнутой камере с одним выходным отверстием, то получившаяся плазма с огромной скоростью вырывается наружу.

    На выходе горелки плазмореза она достигает температуры 30000 ° и плавит любой металл. Перед началом работ к заготовке с помощью мощного зажима подсоединяется провод массы.

    Когда плазма достигает заготовки, то электрический ток начинает течь через кабель массы и плазма достигает максимальной мощности. Ток доходит до 200-250 А. Цепь анод – катод разрывается с помощью реле.

    Резка

    При пропадании основной дуги плазмореза, эта цепь опять включается, не давая исчезнуть плазме. Плазма играет роль электрода в электродуговой сварке, она проводит ток, а благодаря своим свойствам создает в области соприкосновения с металлом область с высокой температурой.

    Площадь соприкосновения струи плазмы и металла маленькая, температура высокая, нагрев происходит очень быстро, поэтому практически отсутствуют напряжения и деформации заготовки.

    Срез получается ровный, тонкий не требующий последующей обработки. Под напором сжатого воздуха, который используется в качестве рабочего тела плазмы, жидкий металл выдувается и получается рез высокого качества.

    При использовании инертных газов с помощью плазмореза можно проводить качественную сварку без вредного воздействия водорода.

    Конструкция и порядок эксплуатации

    Одним из наиболее популярных видов ручных плазмотронов является Panasonic P80. Работа на нём должна производиться с учётом некоторых особенностей. В частности, перед началом резки обязательно соблюдение следующих условий:

    1. Во время возбуждения дуги нельзя касаться торцом наконечника кромки основного материала. Это приведёт к образованию неконтролируемой дуги, которая сожжёт наконечник.
    2. Процесс резки нельзя начинать при вертикальном расположении наконечника относительно основного металла. В этом случае внутри наконечника образуется дуга.
    3. При резке пластин толщиной более 16 мм необходимо убедиться, что дуга достигла нижней стороны заготовки, и только тогда перемещать горелку в новое положение.
    Читайте также  Электрический инструмент для резьбы по дереву

    При работе резака рекомендуется выдерживать зазор около 5 мм между заготовкой и наконечником. С этой целью в комплектации к резаку Р80 предусмотрена направляющая, которая электрически изолируется от разрезаемого металла.

    Отклонение от перпендикулярности оси резака от поверхности заготовки не должно превышать 50, а направление движения инструмента должно быть противоположным направлению плазменной струи.

    Все типы ручных плазмотронов – устройства повышенной опасности. Поражающими факторами являются яркое свечение дуги, высокие токи обработки и температуры. Поэтому необходимо тщательно придерживаться правил эксплуатации плазмореза, которые указывает производитель.

    Цена ручного плазмореза Panasonic Р80 – от 5500 руб. Ближайшим отечественным аналогом плазмотрона Р80 считается резак П2-180, цены на который стартуют от 6000 руб. Более мощные модели, например, FBP60 от Fubag, стоят дороже – до 15000 руб. Доступны и менее мощные модели ручных плазмотронов, в частности, CUT РТ31 (от 2000 руб.).