Плазморез: принцип работы, как выбрать, лучшие модели

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.

Устройство и принцип работы плазмореза

Оборудование для плазменной резки состоит из:

• источника питания;
• горелки;
• кабеля массы;
• компрессора или баллона со жатым воздухом.

Источником питания выступает инвертор, выдающий постоянный ток, который до этого был преобразован несколько раз с повышением частоты. Для подключения необходимо 220 или 380 V, в зависимости от характеристик прибора. На выходе аппарат выдает напряжение до 400 V и силу тока от 25 до 125 А. Горелка в таком оборудовании называется плазмотроном. На ней есть сопло и кнопка для запуска питания. Плазмотрон бывает ручной или автоматического типа на кронштейне с рельсами.

Составные элементы плазмореза.

Устройство плазмотрона.

Принцип работы плазмореза заключается в возбуждении электрической дуги, в которую подается сжатый воздух. От нагрева он переходит в плазму, которой осуществляется резка всех видов металлов и даже керамики. Температура плазмы составляет около 20000 градусов, что превосходит показатель кислородной резки в 6 раз.

Еще плазма обладает высокой скоростью иссечения 1500 м/с, которой нет у газо-кислородного пламени, режущего за счет давления в 10 атм. из баллона. Такие характеристики дуги обеспечивают чистый рез, узкую кромку и минимум шлака на обратной стороне детали.

Для резки плазмотроном в оборудовании осуществляются следующие процессы:

1. Источник тока подает напряжение на катод и анод, расположенные в сопле плазмотрона. Между ними возникает электрическая дуга. Одновременно от компрессора поступает сжатый воздух, пропущенный через фильтр-осушитель. Воздух, проходя через дугу, ионизируется и превращается в плазму. Эта дуга называется дежурной и горит только на плазмотроне.

Работа плазменной горелки.

2. Затем сварщик подносит горелку к заготовке. Благодаря кабелю массы, несущему положительный заряд и подключенному к изделию, дуга замыкается на материале. Дежурная дуга становится режущей. Сварщик управляет горелкой и ведет резку по намеченному контуру. Длину плазмы и ширину можно регулировать силой тока и диаметрами устанавливаемых сопел.

3. Когда резка выполнена, сварщик убирает горелку от изделия и снова горит дежурная дуга. Отпуская кнопку, она гасится и еще какое-то время подается воздух для охлаждения сопла.

Схема работы плазмореза.

Плазменный резак своими руками

Если денег на качественный станок для резки металла нет, можно сделать плазморез своими руками, имея несколько необходимых составляющих, самый главный – это источник питания, обладающий необходимыми характеристиками. Для этих целей отлично подходит сварочный инверторный аппарат. Компрессор средней мощности для подачи воздуха стоит купить в магазине. Другие важные составляющие плазменного резака можно изготовить из подручных материалов:

1. Для горелки нужна ручка от мощного паяльника. Через отверстие в середине будет подводиться сжатый воздух и ток.
2. Кнопку пуска лучше сделать крупной.
3. Электроды из гафния и набор сопл следует купить в магазине.
4. Сборка плазмотрона проста: за ручкой размещается металлическая трубка, внутри нее – катод, покрытый изоляцией, следом на резьбе располагается сопло.
5. К самодельному плазмотрону подключается компрессор и источник питания.
6. Работать с самодельным устройством следует аккуратно, соблюдая технику безопасности и не допуская перегревания.

Сфера применения, плюсы и минусы плазменной резки

Оборудование для плазменной резки металлов используется на заводах и в частных мастерских. С его помощью ведется крой листового железа с толщиной от 1 до 100 мм (зависит от мощности аппарата). Плазмой можно вырезать сложные узоры, прожигать отверстия, срезать кромку. Последующие заготовки используются для приваривания к другим конструкциям или подвергаются токарной обработке, штамповке. В отличие от кислородного пламени, плазма режет все виды металлов и керамику, поэтому ее функционал и зона применения шире.

Чтобы определиться, нужен ли Вам плазморез, рассмотрите преимущества и недостатки такого оборудования.

К главным плюсам этого метода кроя относятся:

Высокая скорость реза

Благодаря температуре 20000 градусов плазморезом можно кроить заготовки гораздо быстрее, чем другими методами. Например, лист с сечением 25 мм получится резать на скорости 1000 мм/мин.

Быстрый сквозной прожиг

Если требуется начать резку не с края листа, а в центре, то плазма прожжет толщину 15 мм за 2 с, а газопламенному резаку потребуется на это около 30 с.

Минимальный нагрев соседних участков

Плазма точечно воздействует на металл, не нагревая поверхность вокруг. Это снижает количество деформаций и позволяет держаться за крупные заготовки руками в перчатках, поворачивая их по необходимости.

Высокое качество реза

После плазмы почти не остается потекших капель шлака на обратной стороне заготовки. Кромки содержат минимум рельефности, поэтому не нуждаются в обработке — сразу можно производить последующую сварку конструкций. Если требуется порезать тонкие листы 1-2 мм, то их можно сгруппировать друг на друге и выполнить все за один раз — заготовки не прилипнут между собой на краях.

Пример металла разрезанного плазморезом.

Безопасность

В этом оборудовании не используются горючие газы. Применение сжатого воздуха или инертных газов делает процесс более безопасным — взрыва точно не будет, как в случае обратного удара пламени в кислородном резаке.

Простота использования

В отличие от газопламенной резки, здесь не нужно настраивать подачу по-отдельности горючего газа и кислорода, а затем регулировать еще и струю режущего кислорода. Все включается одной кнопкой и доступно для быстрого освоения даже новичку.

Возможность автоматизации

Плазморез легко доукомплектовать кронштейном (портальный или консольный тип), чтобы он автоматически передвигался над изделием. Управление ведется с ЧПУ. В нем оператор задает конфигурацию и скорость кроя, одновременно один человек может следить за процессами на пяти установках.

Минимум подготовки перед процессом

Плазма способна кроить любой металл без предварительной очистки от грязи или ржавчины. При работе нет разбрызгивания металла и воздушных хлопков.

Но у этого метода резки есть и недостатки, которые нужно знать, чтобы грамотно выбрать плазморез и не разочароваться.

Вот самые основные минусы аппаратов и самого метода:

• Лучшее качество реза достигается за счет удержания горелки под углом 90 градусов к поверхности. Резать фаску под косым углом могут только дорогие модели.
• Этим оборудованием сложно нагреть металл, чтобы выполнить гиб или ковку.
• Максимальная толщина реза составляет 100 мм, тогда как газопламенной резкой можно прорезать 200-300 мм.
• Само оборудование стоит дороже. Понадобиться еще компрессор. Цена аргона выше, чем пропана или кислорода.
• Аппараты зависят от электрической сети. Для работы в полевых условиях необходим бензогенератор. Его мощность должна быть достаточно высокой, чтобы покрыть потребности плазмореза и компрессора.

Смотрите на что способен плазморез:

Выводы

Плазморез серии Ресанта представляет собой довольно неприхотливое и практически безотказное устройство, если содержать его в чистоте и своевременно проводить технический осмотр. Конструкция аппарата позволяет беспроблемно иметь доступ к любому узлу. Перед работой необходимо осмотреть аппарат, убедиться чтобы все соединения были затянуты, в частности, особое внимание уделить рукаву провода заземления.

Первые признаки того, что нужно провести техосмотр соединений – это нестабильно горящая или слабо горящая дуга. Если соединения проверены, то нужно обратить внимание на стабилизатор напряжения.

Следует также следить за состоянием сопла. Засоренность или чрезмерный износ может влиять как и на эффективность поджига дуги, так и на поступление рабочем тела. Для защиты от перегрева необходимо следить за входным напряжением и регулировать параметры сети.

На перегрев может влиять как чрезмерно высокое, так и низкое напряжение. Перед тем как начать пользоваться плазморезом, необходимо ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и паспортом устройства.

Виды плазморезов

Понимая принцип работы плазмореза и его устройство, рассмотрим разновидности оборудования. Это поможет определиться с деталями выбора под конкретные задачи на производстве.

Плазморезы по типу резки

Плазморезы бывают ручными и автоматическими. Это важно учесть при выборе, чтобы оборудование подходило под предстоящие процессы.

Плазморезы для ручной резки

Применяются для работы с небольшими сечениями 1-10 мм. Это актуально для гаража и небольшой мастерской, где изготавливаются двери, ворота, калитки, мангалы. Им удобно прорезать скважины, вырезы под замки и петли, кроить заготовки под полотна и гнутые короба. Оборудование подороже способно прорезать 10-30 мм.

Это расширяет сферу использования и подходит для вырезания заготовок под последующую механическую обработку на производстве (изготовление фланцев, валов, порезка труб и т. д.). Такие установки мобильны и удобны.

Плазморез для ручной резки.

Плазморез для автоматической резки

Используются с режущими головками, перемещаемыми на кронштейнах портального или консольного типа. Управляются с ЧПУ. Могут одновременно вести резку сразу 2-4 головками. Подходят для кроя деталей, габаритами от 1х1 до 3х30 м. Нуждаются в достаточном месте и сложны при транспортировке.

Станок для плазменной резки.

Плазморезы по типу используемого газа

Для работы плазмореза необходим воздух, чтобы ионизироваться в электрической дуге. Здесь различаются два типа оборудования:

Плазморезы на сжатом воздухе

Бытовой и полупрофессиональный класс. Стоят дешевле, просты в управлении (регулируется только сила тока), универсальны. Совсем маленькие аппараты рассчитаны на крой сечения до 10 мм. Более мощные справятся с 12-25 мм. Главным плюсом является недорогое обслуживание (цена сопел, единоразовая покупка компрессора). В последствии ничего дорогостоящего докупать не придется.

Плазморезы на аргоне, кислороде, азоте или их смесях

Применяются на крупных станках по плазменной резке. Нуждаются в продолжительных настройках, зато способны выполнять рез быстрее, точнее и сложнее. Необходимо регулярно тратиться на закупку баллонов с газом. Такой тип подходит для крупных предприятий с большим объемом выпускаемой продукции.

Станок для плазменной резки на аргоне.

Плазморезы по типу поджига дуги

Еще плазморезы делятся по способу возбуждения электрической дуги:

• Контактные. Этот тип поджига встречается в бытовых инверторах. Соплом плазмотрона необходимо коснуться изделия, к которому подсоединена масса. Простая конструкция горелки реже ломается, но сопло быстрее покрывается окалинами.
• Пневматические. Образуют дугу самостоятельно при подаче газа (без касания об изделие). Это удобно для частого перемещения и выполнения мелких резов. Экономит ресурс сопла и повышает производительность.
• Высокочастотные (HF). Самый комфортный тип поджига, достигаемый за счет осциллятора. Дуга возбуждается высокочастотным импульсом, между катодом и анодом в сопле. При подносе к изделию автоматически переходит в режущую. Тип поджига подходит для точного начала реза, чтобы на заготовке не осталось электрических следов.

Плазморезы по типу охлаждения

Воздушное

Применяется в бытовых и полупрофессиональны моделях. Тепло с горелки удаляется естественным путем в окружающий воздух. Внутри каналы остужаются благодаря подаче кислорода или инертного газа. В самом корпусе расположен вентилятор, обдувающий трансформатор и выпрямляющий блок. При работе потребуются периодические перерывы, чтобы не расплавить сопло.

Плазморез с воздушным охлаждением.

Жидкостное

Используется на промышленных версиях оборудования. В плазмотроне есть каналы, по котором, при помощи водяного насоса, циркулирует дистиллированная вода с этиловым спиртом. Это быстро забирает тепло и позволяет работать аппаратом без перерывов. Подходит для объемных задач или эксплуатации установки в две смены.

Как выбрать плазморез

При выборе плазмореза нужно учесть несколько ключевых характеристик.

Толщина разрезаемого металла

Этот параметр напрямую зависит от силы тока (количества ампер), вырабатываемой инвертором. Если Вам требуется резать черный металл, то на каждый 1 мм толщины понадобиться 4 А мощности. Например, чтобы кроить листовое железо 7 мм, ищите аппарат с силой тока не менее 30 А. Для цветных сплавов расчетное значение 1 мм=1.5 А.

Существует еще понятие чистового реза и максимального. Например, первое значение в характеристиках может быть 12 мм, а второе — 18 мм. Это означает, что при толщине до 12 мм вообще не понадобится последующая механическая обработка. Лучше брать плазморез с запасом по мощности, чтобы он не работал постоянно в полную силу. Это продлит его ресурс.

Вид металла	Сила тока, необходимая для резки заготовки толщиной в 1 мм
Медь, латунь, алюминий, медные сплавы	6 А
Нержавеющая сталь, черные металлы	4 А

Продолжительность включения

Подразумевает, как долго аппарат сможет работать без перерыва. Зависит от мощности и типа охлаждения. Для гаража и небольшой мастерской подойдут установки с ПВ 40%. Для производства, где часто требуется плазменная резка заготовок, выбирайте ПВ 60-80%.

Необходимая мощность компрессора

Чтобы плазменная резка была качественной, необходима стабильная подача воздуха от компрессора. Его производительность должна быть на 20-30% выше, чем требуется по паспорту инвертора. Покупайте компрессор с фильтром-осушителем и маслоотделителем, чтобы примеси не влияли на качество плазмы.

Длина шлангпакета

У плазмотрона длина кабелей может быть 1.5-8 м. При выборе учитывайте, с какими по габаритам конструкциями Вам придется работать. Чем короче шлангпакет, тем чаще придется переставлять аппарат. Но если он требуется для выреза небольших деталей над столом, то можно сэкономить и купить плазмотрон с коротким кабелем.

Видео. Как выбрать плазморез

Схема

Как любая электроустановка, агрегат плазменной резки собирается согласно электросхемам.

Принципиальная

На этой схеме указаны все элементы установки независимо от их расположения. Основной целью этого чертежа является показать связи между деталями и упростить понимание работы установки.

На принципиальной схеме аппарата изображены следующие элементы:

• питающий трансформатор с выпрямителем;
• осциллятор;
• токовое реле;
• резистор, ограничивающий ток вспомогательной дуги;
• контактор, отключающий эту дугу;
• пускатель, включающий аппарат;
• кнопка включения реза;
• компрессор с аппаратурой управления.

Информация! Силовые цепи могут изображаться толстыми линиями.

Управления

В схеме управления показаны все кнопки и регуляторы, которые находятся на пульту или непосредственно на плазмотроне:

• кнопки включения компрессора;
• регулятор давления воздуха;
• при наличии охлаждающей жидкости кнопки и регуляторы ее потоком;
• амперметр;
• вольтметр;
• датчики протока воды и воздуха;
• кнопка управления резом (может находиться на рукоятке плазмотрона).

Информация! Все эти элементы изображены так же на принципиальной схеме.

Подключения

На схеме подключения указаны кабеля и шланги, соединяющие все элементы между собой. На ней указывается сечение и длина проводов, а также место подключения.

Лучшие плазморезы

Изучив характеристики оборудования и советы по выбору, перейдем к рейтингу лучших плазморезов, основанному на отзывах сварщиков. Возможно, здесь Вы найдете подходящий для себя аппарат и отправитесь в магазин за уже конкретным товаром.

Aurora PRO AIRHOLD 42 Mosfet

Возглавил рейтинг аппарат плазменной резки с доступной ценой. Его габариты составляют 40х16х30 см. Он работает от однофазной сети 220 В и потребляет 6.6 кВт. Максимальная сила тока 40 А разрешает резать без последующей зачистки толщину до 12 мм. ПВ на максимуме до 60%. Инвертор подходит для кроя чугуна, легированной и углеродистой стали, меди. Для поджига необходимо коснуться соплом о поверхность детали. Весит оборудование 9 кг, поэтому его не сложно транспортировать.

Смотрите видео о товаре

Плюсы Aurora PRO AIRHOLD 42 Mosfet 16337

1. Удобный аппарат с хорошим качеством сборки.
2. Доступная цена.
3. Сопло долго не изнашивается (только чернеет).
4. Понятная панель управления.
5. Легко купить расходники.
6. Жесткая рукоятка на крышке.
7. Железные углы закрыты пластиком.

Минусы Aurora PRO AIRHOLD 42 Mosfet 16337

1. Контактный тип поджига.
2. Если купить отдельно горелку с осциллятором, то нет штатного разъема для подключения.
3. Чувствителен при падении напряжения сети до 190-200 В.
4. Свыше толщины 10 мм значительно падает скорость резки.
5. Нужен компрессор с производительностью не менее 350 л/мин (иначе хватит на 5 см реза и воздух закончится).

Вывод. Этот плазморез выделяется длинной штатной горелкой с кабельканалом 5 м. Отлично подходит для работы с крупными заготовками на производстве и в гараже. Судя по отзывам сварщиков, аппарат легко зажигает дугу на морозе до -20 градусов. Если Вам часто приходится резать металл на улице, то это оптимальный выбор.

BRIMA CUT-40

Еще один профессиональный плазморез в рейтинге по доступной цене. Имеет максимальную силу тока 40 А, чего хватает для чистого реза 12 мм. Относится к полупрофессиональному классу. Питается от 220 В с потреблением мощности 5 кВт. По паспорту требуется производительность компрессора 170 литров воздуха в минуту. ПВ на максимуме достигает 60%. Чтобы возбудить дугу, потребуется касание по изделию. Хранить и перевозить инвертор не сложно ввиду габаритов 44х16х31 см. В аппарате применяется воздушный тип охлаждения. На корпусе имеются многочисленные отверстия и встроен вентилятор.

Смотрите видео о товаре

Плюсы BRIMA CUT-40

1. Небольшая масса 10 кг и жесткая ручка.
2. Прочный стальной корпус.
3. Понятная панель управления.
4. Расходники в наличии.
5. В комплекте уже есть три сопла и три электрода.
6. Хорошо пробивает отверстия сквозь краску.
7. Толщину до 3 мм режет очень быстро.
8. На «десятке» почти нет подтеков шлака.

Минусы BRIMA CUT-40

1. Нет Евро разъема для замены горелки на модель более высокого класса.
2. Контактный розжиг электрической дуги.
3. Быстро портится сопло.
4. Слив из встроенного осушителя расположен рядом с вентилятором охлаждения (в него попадают брызги).

Вывод. Этот плазморез обладает очень компактным плазмотроном. Если Вам нужно демонтировать металлические конструкции и подлазить в узкие места для среза стоек, полок или других элементов, то эта горелка подойдет. Головка оснащена коротким керамическим соплом с наклоном 100 градусов. Держать резак удобно.

Ресанта ИПР 40

Далее в рейтинге товар от латвийского бренда, собираемый в Китае. Плазморез инверторного типа выполнен в стальном корпусе и снабжен воздушным охлаждением. На переднюю сторону вынесен манометр, благодаря чему сварщику не требуется смотреть за показателями на компрессоре. На плазмотроне есть мягкий зажим, облегчающий удержание кнопки пуска в нажатом состоянии при долгих резах. Прибор питается от однофазной сети и выдает до 40 А. ПВ при этом разрешено 35%. Потребуется давление 5000 бар для качественного кроя. Толщина чистого реза составляет 12 мм.

Смотрите видео о товаре

Плюсы Ресанта ИПР 40

1. Петли для намотки шлангпакета. Рельефности на ручке плазмотрона, облегчающие удержание и манипуляции. Плавная регулировка тока от 15 до 40 А. Встроенный манометр для контроля давления в системе — не нужно смотреть на компрессор. При толщине стали до 5 мм, режет очень уверенно. В любом сервисном центре есть к нему запчасти.

Минусы Ресанта ИПР 40

1. Сравнительно высокая стоимость. Отсутствует Евро разъем. Качество реза хуже при падении напряжения в сети. Нужен мощный компрессор. Иногда плохо фиксируется зажим массы на изделии.

Вывод. Этот плазморез отличается функцией включения/выключения дуги с интервалом 5 секунд. Такой режим пригодится для быстрой резки сетки. Сварщику не нужно часто нажимать на кнопку, что экономит ее ресурс. Скорость резки подобных материалов прерывистой дугой значительно выше, чем если бы приходилось поджигать ее каждый раз, попадая по тонким прутикам сетки.

BlueWeld Prestige Plasma 54 Kompressor

Продолжает рейтинг товар от итальянского бренда. Плазморез имеет диапазон силы тока 7-40 А и способен чисто резать сечение металла до 10 мм. Он потребляет 4.5 кВт, но сварщики в отзывах делятся, что аппарат сможет функционировать даже от генератора с производительностью 3 кВт. Весит источник питания 16 кг. Длина кабеля плазмотрона — 4м. Работает агрегат не очень шумно и легко транспортируется. На приборной панели есть индикация массы, сети и перегрева.

Смотрите видео о товаре

Плюсы BlueWeld Prestige Plasma 54 Kompressor 815725

1. Эргономичная ручка горелки.
2. Есть прорези для присоединения плечевого ремня — можно резать на высоте.
3. Органы управления защищены от случайного изменения настроек.
4. Фиксатор кнопки пуска в зажатом положении.
5. Можно опускать силу тока до 7 А, чтобы резать аккуратно жесть 0.6-0.8 мм толщиной.
6. Длина кабель-пакета 4 м.
7. Бесщеточный двигатель компрессора прослужит долго.

Минусы BlueWeld Prestige Plasma 54 Kompressor 815725

1. Сопло горелки длиннее, чем у других моделей.
2. Отсутствует жесткая рукоятка.
3. Высокая стоимость.
4. Нет EURO разъема.
5. ПВ 30% — после прорезания 1.5 м, приходится давать остывать до 20 минут.
6. Более крупные размеры 51х17х34 см.

Вывод. Особенность этого плазмореза видна уже из названия. В него встроен компрессор, рассчитанный специально под дугу. Купив его, Вы получаете все необходимое в одном корпусе для плазменной резки. Это упрощает транспортировку и пригодится при мобильном образе работы (выездные бригады по монтажу/демонтажу на месте, строительство металлоконструкций). С ним даже получится отрезать что-то на высоте, ведь за собой не нужно тащить отдельно компрессор или длинный шланг.