Как пользоваться бытовым плазморезом: основы, принцип работы, техника безопасности

Технические характеристики

Плазморезы классифицируются на трансформаторные и инверторные. В бытовом хозяйстве востребованы агрегаты инверторного типа.

К конструктивным элементам относятся:

• Источник питания, отвечающий за подачу тока. Трансформатор служит для выполнения производственных задач. Прибор устойчив при нестабильном напряжении, отличается внушительным весом. Инверторы отличаются высоким КПД, экономичны, подходят для домашних целей.
• Плазмотрон, содержащий в конструкции: сопло, электрод, охладитель, колпачок. Электрод расположен под корпусом горелки, отвечает за формирование дуги.
• Диаметр сопла влияет на производительность агрегата. Чем больше воздуха поступает, тем больше мощность плазмореза.
• Компрессор — обеспечивает систему сжатым газом, трансформирует воздух в плазму.
• Кабели и шланги объединяют конструктивные детали оборудования. В комплектующих происходит транспортировка сжатого воздуха. Кабели пропускают электрический ток. От длины шлангов зависит дальность проведения сварочных мероприятий.

Аппараты разделяются на контактные, которые подразумевают соприкосновение плазмы с поверхностью полуфабриката и бесконтактные, где взаимодействие с металлом не требуется. Агрегаты работают от сети 220 В, 380 В.

Виды резки плазмой

Существует два метода раскроя материала: плазменно-дуговой и струйный. В первом варианте суть заключается в том, что дуга горит между электродом и полуфабрикатом. Дуговой столб соединен плазмой, сформированной при нагреве газа. Метод востребован при изготовлении продукции прямонаправленных, фигурных форм, выполнении отверстий и проемов, обработке кромок.

Резка плазменной струей проводится на материалах, не способных проводить электричество. Горение дуги происходит между наконечником горелки и электродом.

Разновидности резаков и назначение каждого из них

Много при выборе плазменного резака будет зависеть от того, в какой области вы планируете его использовать. Дело в том, что конструктивные особенности всех видов сильно отличаются между собой – у каждого устройства свой тип зажигания дуги, а также мощность охлаждающей системы.

1. Инструменты, которые работают в среде газов защитного типа – водород, аргон, гелий, азот и прочие. Такие газы имеют восстанавливающие свойства.
2. Резаки, которые работают в среде газов окисления. Такие обычное насыщают посредством кислорода.
3. Приборы, которые используют для работ со смесями.
4. Резаки, которые работают в стабилизаторах жидкостно-газового типа.
5. Устройства, которые работают с магнитной и водной стабилизацией. Это особый инструмент, который очень редко используют, поэтому его достаточно трудно найти в свободной продаже.

Есть и другая классификация, которая помогает разделить и купить плазморез по виду оборудования, которое используется для работ.

• Инверторные – вариант, признанный экономичным, может разрешать детали из металла с толщиной до 3 см.
• Трансформаторные – такие устройства способны производить резку металла с толщиной до 8 см, вариант сам по себе менее экономичный.

По типу контакта устройства можно поделить на две группы – бесконтактные и контактные. По названию уже легко понять, какие есть методы использования плазменного резака. В первом случае для устройства не требуется контакта с обрабатываемым металлом, причем толщина заготовки может быть любой, тогда как во втором случае требуется контакт с металлом, и его толщина должна быть не меньше 1,8 см.

Еще одна категория – тип использования и возможность питания от электрической энергии. в этом случае есть вде позиции – бытовой резак, который работает от сети с переменным током и стандартным напряжением 220 В, и промышленный, который можно подключать лишь к трехфазной питающей сети с напряжением в 380 В.

Обратите внимание, что даже те резаки, которые имеют минимальную мощность, будут от 4 кВт. По этой причине при его подключении к бытовой электросети для начала удостоверьтесь, что она точно выдержит такую нагрузку.

Такая нагрузка не является единственной, так как в системе резки плазменным устройство используют охлаждение, и для этого в комплект к стандартному оборудованию идет компрессор, который тоже будет работать от сети. Учитывайте и его мощность при подключении к домашнему питанию.

Принцип работы

Оператор активирует источник питания, ток проходит к электроду. После образуется дежурная сварочная дуга с температурой 6000-8000℃. Между электродом и деталью она появляется не сразу.

В камеру сопла поступает сжатый воздух, проводящий разряд тока. Проходя через сопло, он нагревается и ионизируется. Создается плазма, которая вылетает из отверстия со скоростью 2-3 м/с. Температура разогретого газа достигает 30000℃.

После соприкосновения плазмы с поверхностью дежурная дуга отключается, активируется рабочая среда. Начинается плавление металла. Частицы сдуваются потоком воздушных масс.

Настройка плазмореза

Плазма, которую производит комплекс для воздушно-плазменной резки, это ионизированный и нагретый воздух, который перешел в четвертое агрегатное состояние и стал проводником электрического тока. Температура плазмы составляет почти 30000 градусов. Столб плазмы расплавляет металл и выдувает его из зоны резки. Плазморезы широко применяются во всех отраслях машиностроения, при монтажных или демонтажных работах, во время ремонта разнообразного оборудования и в частном хозяйстве.

В отличие от ручного инструмента, плазморез значительно быстрее позволяет выполнить резку и, кроме того, кромки детали в большинстве случаев не требуют дополнительной обработки. Линия реза может быть любой конфигурации, что делает плазморез универсальным инструментом.

Для понимания схемы правильной настройки комплекса для воздушно-плазменной резки (плазмореза) сначала определимся с основными компонентами:

Источник питания — вырабатывает ток резки с штыковой вольт-амперной характеристикой. Может быть трансформаторным или инверторным, с контактным или бесконтактным поджигом дуги, промышленным (подключается к трехфазной сети питания 380В) или бытовым (подключается к однофазной сети питания 220В).

Плазмотрон — резак в котором формируется плазменная дуга и которым непосредственно оперирует специалист при выполнении работы. Основные компоненты плазмотрона – это сопло, благодаря которому можно управлять формой плазменного потока, и электрод;

Компрессор — необходим для подачи сжатого воздуха в систему.

Программу настройки плазмореза при ручной резке рассмотрим на примере оборудования JASIC CUT-100 (L204) с использованием ручного плазмотрона P-80. JASIC CUT-100 (L204) относится к промышленному инверторному оборудованию, подключается к трехфазной сети питания и имеет бесконтактное зажигание дуги.

Смонтируйте оборудование таким образом, чтобы на расстоянии не менее 0,5 м от задней и передней панели не было предметов, затрудняющих циркуляцию воздуха и доступ к органам управления.

Отрегулируйте на источнике питания ток резки, пользуясь эмпирической зависимостью: 3-4 Ампера на миллиметр толщины детали из черного металла, и 7-8 Ампер на миллиметр толщины детали из коррозионностойкой стали (нержавейки). Итак, тока резки величиной 80 Ампер будет достаточно для качественной резки углеродистой стали толщиной 20 мм.

Проверьте правильность выбора диаметра (в миллиметрах) выходного отверстия сопла на плазмотроне в зависимости от тока резки:

1.1 мм — до 40 Ампер;

1.3 мм — от 30 до 60 Ампер;

1.5 мм — от 50 до 80 Ампер;

1.7 мм — от 70 до 100 Ампер;

Отрегулируйте рабочее давление воздуха — включите подачу воздуха путем нажатия кнопки на плазмотроне на плазмотроне, во время вытока воздуха через сопло, установите значение 0,5 МПа на манометра, расположенном на источнике питания плазмореза. Качество подготовленного воздуха и его давление напрямую влияют на качество резки и долговечность работы расходных части плазмотрона, поскольку воздух обеспечивает не только непосредственно горение дуги и выдувание расплавленного металла, а также выполняет функцию охлаждения плазмотрона. Воздух перед подачей в тракт плазмореза, нужно очистить от пыли, масла, а также осушить. Чтобы достичь оптимального результата, воздух должен соответствовать требованиям ISO 8573-1: 2010 Class 1.2.2.

Выберите нужный режим работы оборудования два (2Т) или четыре (4Т) такта. В режиме 2Т при нажатии кнопки на плазмотроне пилотная/режущая дуга зажигается, а при ее отпускании — гаснет. В режиме 4Т оборудование продолжает работать после отпускания кнопки на плазмотроне. Если повторно нажать кнопку на плазмотроне в режиме 4Т, оборудование переходит в состояние затухания дуги.

Настройка плазмореза с ЧПУ отличается только необходимостью выбора режима работы 2Т, все остальные настройки такие же, как и при ручной резке. При использовании машины с ЧПУ кнопка управления на плазмотроне не используется, управление работой источника питания происходит с пульта машины ЧПУ.

Кроме силы тока, давления воздуха и диаметра выходного отверстия сопла, качество кромок деталей также зависит от скорости перемещения плазмотрона. Резку необходимо проводить со скоростью, которая не позволит потоку искр попадать на сопло и изолирующую втулку плазмотрона. Слишком медленная скорость влечет возникновение грата с обратной стороны детали, широкой зоны резки и перегрева детали, а высокая скорость не позволит прорезать металл насквозь. Скорость резки всегда подбирается эмпирически для каждого случая отдельно.

Правила эксплуатации аппарата

Плазменная резка металла включает взаимодействие с электротоком, высокими температурами. Для работы с установкой допускаются лица, достигшие совершеннолетия. Сварщик проходит медицинский осмотр, должен соответствовать по состоянию здоровья.

Оператор надевает специальную защитную одежду. Перед проведением сварочных мероприятий проходит инструктаж, изучает устройство, принципы работы. Мастер должен знать правила пользования прибором, особенности резки материала с различными техническими параметрами, приемы оказания первой помощи в экстренных ситуациях.

Перед началом работы с плазморезом сварщик проверяет его на исправность, убирает все предметы, которые мешают производственному процессу. Перед запуском прибора работник регулирует показатели в соответствии с параметрами заготовки: типу и толщине изделия.

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форуме

РадиоКот >Лаборатория >Радиолюбительские технологии >

Плазморез

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

Простой аппарат плазменной резки.

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

Теория.

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

Инвертор

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

Осциллятор

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

Схема управления.

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

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

Детали.

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

Проверка инвертора.

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

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

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

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

Традиционно обсуждается на форуме все не написанное здесь.

Файлы:

Оригинал статьи «AVT» Платы формат LAY6 схема силовой части

Все вопросы в Форум.

Преимущества технологии

Резка плазмой обладает преимущественными характеристиками перед другими методами обработки металлических изделий. Технология регулярно совершенствуется, что позволяет получать детали с высокой точностью реза.

К достоинствам относятся:

• Универсальность – выполняется обработка любых видов металлов, благодаря выбору оптимального режима. Материал не нуждается в предварительной подготовке, допускается наличие ржавчины, грязи или краски.
• Точность – в отличие от обработки изделий болгаркой или газорезкой на заготовке не остаются наплывы, заусенцы. Рез остается чистым, последующая чистка и устранение дефектов не требуются.
• Возможность выполнения различных геометрических фигур. Плазморез легко справляется с раскроем материала, формируя сложный рез.
• Безопасность – отсутствие горючих газов делает процесс реза металла безопасным.
• Отсутствует риск искривления полуфабриката – металл разогревается в малом радиусе, поэтому риск деформации деталей минимальный.

Аппараты просты в использовании, оборудование не нуждается в предварительных настройках подачи горючего газа, струи кислорода. Запуск прибора происходит нажатием одной кнопки.

Выбор оптимального тока в зависимости от толщины металла

Чтобы полностью прорезать металл, без дефектов, перед началом рабочего процесса нужно корректно установить ток резки.

Для стали толщиной 1 – 8 мм подойдёт ток в пределах 20 – 30 А,

До 15 мм – 30 – 50 А.

До 25 мм – 50 – 70 А.

Если необходимо обработать металл толщиной 30 – 40 мм, нужен аппарат с максимальным током до 130 А.

Кроме того, следует правильно подобрать сопло по диаметру в зависимости от тока резки. Это влияет на качество реза, срок службы деталей плазмотрона.

Чем выше ток, тем больше по диаметру требуется сопло. Для 40 А сопло 1.1 мм, от 30 до 60 А – 1.3 мм, 50 – 80 А – 1.5 мм, 70 – 100 А – 1.7 мм.

Стандартное давление воздуха – 0,5 МПа.

Недостатки работы с плазменной установкой

Обработка металлов аппаратами плазменной резки обладает не только положительными качествами. Технология имеет свои минусы:

• Ограничение по толщине заготовки – максимальная допустимая толщина реза промышленным оборудованием составляет 100 мм.
• Требования к углу резки – положительный результат достигается при установке плазмотрона под углом к заготовке 90 градусов. Допустимое отклонение от нормы – 10 градусов. При превышении этого показателя износ прибора и расходных материалов увеличивается.
• Невозможно использовать одновременно два резака из-за сложности аппаратной установки.
• Перерывы в работе – технику необходимо периодически выключать. У каждой модели присутствует свой параметр продолжительности беспрерывного функционирования. Перед использованием прибора нужно изучить прилагаемую инструкцию.

Строгое соблюдение правил работы с оборудованием нивелирует недочеты устройства.

Плазморезные установки позволяют выполнять прямые, фигурные резы в промышленных и бытовых условиях. Их выбор зависит от условий эксплуатации, назначения. Начинающим мастерам рекомендуется ознакомиться с правилами использования прибора. Плазменная резка позволяет выполнять обработку металлов с высокой производительностью, создавать безопасные условия труда при соблюдении правил эксплуатации.

Нюансы выбора

Выбирая плазморез, необходимо уделить внимание следующим моментам:

• Универсальность. Существуют аппараты, которые можно использовать не только для резки металла, но и для сварки штучным электродом, а также для аргонодуговой сварки. Правда, следует помнить, что универсальность обычно плохо сказывается на качестве выполняемых операций и производительности. Как правило, универсальный плазморез не может резать заготовки толщиной более 11 мм;
• Сила тока. Чем выше сила тока, тем сильней нагревается дуга, соответственно, быстрее выполняется плазморезка, а также увеличивается максимальная толщина детали, которую может перерезать данным способом. Поэтому предварительно нужно определиться для каких целей вам нужен плазморез, т.е. с какими деталями вам придется работать. Если вы будете резать сталь толщиной до 20 мм, достаточно будет аппарата с силой тока 20 А. Если толщина металла будет больше, соответственно, понадобится более мощный плазморез – с силой тока 40-60 А. У промышленных аппаратов сила тока может достигать 200 А и больше;

TelWin Plasma 60 HF – качественный плазморез от итальянского производителя

TelWin Plasma 60 HF

Эту модель можно отнести к промышленным, так как она обладает относительно высокой мощностью – сила тока составляет 60 А, к тому же он предназначен для работы от сети 380 В.

Аппарат может резать сталь толщиной до 20 мм. Кроме того, производитель обращает внимание на следующие преимущества модели:

• Наличие микропроцессора, управляющего многими параметрами аппарата;
• Возможность регулировки силы тока;
• Встроенный манометр позволяет следить за давлением воздуха.

Этот плазморез стоит 110 142 рубля.

Ресанта — это еще один бытовой плазморез китайского производства с силой тока 25 А. Производитель утверждает, что этот «малыш» способен резать металл толщиной до 12 мм.

Еще одно достоинство данного аппарата заключается в его относительно низкой стоимости — цена составляет 28 900 рублей.

Горыныч — компактный многофункциональный аппарат от отечественного производителя с водяным охлаждением

Горыныч

Горыныч представляет собой многофункциональный аппарат от отечественного производителя. Помимо плазменной резки ему доступна и электросварка.

Сила тока у Горыныча не большая 3–10 А, что позволяет ему резать металл толщиной до 8 мм. Главная его особенность, помимо многофункциональности, заключается в водяном охлаждении. Это позволяет аппарату беспрерывно работать 25 минут.

Кроме того, он очень компактен — вес устройства не превышает 0,7 кг. Цена находится в пределах 43 000 рублей.