Как сделать плазморез из инвертора своими руками. Плазменный сварочный аппарат
Преимущества плазменной сварки: технология, оборудование, применение
Чрезвычайно похожая на аргонную, плазменная сварка, происходит при помощи потока плазменной дуги. Дуга должна быть направлена в нужное русло, плазма же, которая ее образовывает, – это ионизированный газ.Его составляющие – нейтральные атомы и молекулы, соседствующие с заряженными электричеством ионами и электронами. В отличие от обычной, плазменная дуга, имеет больший запас энергии и высокую температуру.
Электродуговой генератор, вырабатывающий плазму низкой температуры, обычно состоит из блока питания, генератора плазмы и блока управления. Плазменный сварочный аппарат нагревает рабочую жидкость, рабочей является температура, при которой происходит ионизация.
Плазмой можно не только паять, но и резать все металлическое, а также керамическое, каменное и бетонное.
Современный аппарат для плазменной сварки легко заварит углеродистые и легированные стали, цветные металлы, алюминиевые сплавы, а также чугун.
Для бесперебойной работы нужна электрическая сеть и вода или 45% спиртовой раствор. Весит плазменный агрегат в среднем 5 – 6 килограммов, к работе подготавливается быстро, стоит, в зависимости от мощности, от 12 000 рублей.
Принцип работы плазматрона для сварки
Сжатая дуга или плазматрон для сварки – это специальная горелка. Она может нагреваться до 30 000°С. Дуга между изделием и электродом проходит через сопло, которое очень мало. В это время плазмообразующий газ сжимает дугу. Еще одно сопло плазматрона создает защиту зоны горения от наружного воздуха.
Плазматроны делят на 2 типа. Работа с деталями любых размеров может быть осуществлена при плазменно дуговой сварке:
- Сжатой дугой косвенного действия. Этот метод подразумевает плавление металла струей плазмы;
- Сжатой дугой прямого действия. Она будет возбуждаться между изделием и электродами плазматрона.
Подбираете компактный сварочный аппарат, который можно подключить к обычной электросети? Обратите внимание на инверторы. Читайте детальнее про выбор сварочного инвертора.
Если в отопительной системе началось небольшое протекание, необязательно прибегать к масштабным сварочным работам. В этой статье рассказано как используется холодная сварка для батарей отопления.
В обоих случаях один из электродов выполняет функции стержня с тугоплавким наконечником. Чаще всего, материалом для последнего выступает вольфрам. Процесс проходит в импульсном режиме или на постоянном токе прямой полярности.
Инертный газ выступает в роли того, что образует плазму. Непосредственно принцип работы плазменной сварки в том, что и защитный и плазмообразующий газы никак не соприкасаются и проходят по отдельным каналам.
В момент начала рабочего процесса или же резки плазматрон соединяется с источником питания и возникает сжатая дуга. Чем мощнее аппарат, тем, соответственно, выше температура горелки.
Параметры влияющие на мощность:
- Скорость газа;
- Скорость движения горелки;
- Расстояние от действующего сопла до рабочей детали;
- Сварочный ток и его напряжение.
Микроплазменный сварочный процесс
Маленькие, а особенно, тонкие детали также можно соединить плазмой, этот процесс носит название – микроплазменная сварка. В этом случае дуга работает при малом количестве ампер, ее формирует плазмотрон, в котором вольфрамовый катод имеет конусообразную вершину. Для получения плазмообразующего газа, используется аргон.
Катод начинает работу исключительно в струе аргона. Но, чем ближе он к изделию, тем быстрее начинается процесс перемешивания газов: защитного и плазмообразующего. Когда защитный газ имеет более высокий коэффициент теплопроводности относительно плазмообразующего, то увеличивается и степень сжатия дуги.
Технология плазменной сварки осуществляется за счет нагрева перемещаемой дуги, которая способна повысить температуру изделия. Процесс может проходить и в результате повышения температуры между электродом и соплом, являющимся неперемещаемой дугой. Все это выполнимо любым, в том числе микроплазменным сварочным аппаратом (МПА).
МПА, так же как и обычный плазменный сварочный аппарат, можно изготовить и самостоятельно. Заводской или самодельный он должен быть предназначен для выполнения сварочных работ или резки при помощи низкотемпературной плазмы.
Ищите универсальный сварочный аппарат для работы с разными типами металлов? Читайте, как выбрать сварочный полуавтомат и как правильно его использовать.
Прокладку современных полипропиленовых труб можно сделать даже своими руками используя несложные технические приспособления. Здесь описано, какой выбрать аппарат для сварки полипропиленовых труб.
А если решите прокладывать классические металлические трубы, без полноценного сварочного аппарата не обойтись. На этой странице приведены рекомендации как использовать проволоку сварочную флюсовую для ускорения сварки.
Работа с алюминием
Однако устройство плазменной сварки таково, что территория, где распространено влияние высоких температур, на порядок меньше, чем при обычной газовой. Это значит, что плазменная горелка для сварки минимально деформирует алюминиевые детали.
При помощи плазмы легко убирается оксидная пленка. В изделия не попадает посторонний металл. Таким способом довольно просто выполнять узкие швы. Есть возможность добиваться соединения деталей абсолютно без дефектов, потому что так, как работает плазменная сварка, результат получается без газовой пористости.
При работе с алюминием может быть использована:
- Автоматическая с подачей присадочной проволоки. Такая технология дает возможность выполнения качественных швов за один проход.
- Автоматическая многопроходная. Применим этот способ при соединении особо плотных частей либо тех, что имеют низкий показатель свариваемости.
- Сварка проникающей дугой. Используется при работе с любыми алюминиевыми деталями.
Правильно выбранная установка для плазменной сварки, а также нужный режим, параметры и технология позволят проводить работы без раковин и трещин и даже такой капризный металл, как алюминий, сможет быть покорен.
Вода в плазменной сварке
Плазменное сварочное оборудование, от дешевого до дорогого, будет работать эффективно, если производители позаботились о постоянном и мощном принудительном охлаждении жидкостью с последующим сжатием столба.
Наиболее распространены аппараты, где в охладительную систему нужно заливать обычную воду.
Существует еще и так называемый метод плазменной сварки на воде. Он применим, когда нужно:
- Добиться значительно уменьшения тепловой деформации металла.
- Необходимы ровные края после резки.
В общем, использование воды позволяет увеличить концентрацию энергии и скорость работы плазматрона. Сварка плазмой, а также резка металла, могут проходить, когда изделие полностью погружено в воду либо частично.
Вода используется и для образования плазменной среды. Необходима подача воды и в столб плазмы.
Хотите проводить полноценную сварку в домашних или гаражных условиях? Читайте, как выбрать домашний сварочный аппарат и рекомендации по правильному использованию.
А если нужна профессиональная бесшовная сварка нужно будет использовать точечные аппараты. Узнайте из этой публикации, все про принцип работы точечной сварки.
Для качественного проведения сварочных работ полуавтоматом нужно подготовить подходящие расходные материалы. Тут описано, что нужно для сварки полуавтоматом.
Преимущества плазматронов для сварки
Высокое давление пара, у неопытных работников может привести к тому, что аппарат будет чрезвычайно много разбрызгивать металла.
Для новичков лучше выбирать то оборудование для плазменной сварки, которое имеет большое сопло максимальным диаметром рабочего отверстия. Так будет снижено давление пара, а факел сможет захватывать обе кромки деталей, что позволит выполнить качественный шов.
Если минимизировать сложности, возникающие с разбрызгиванием металла, то преимущества плазменной сварки может выделить такие:
- Для работы не нужен газовый баллон. Из исходных материалов требуется наличие воды, спирта, проволоки.
- Нет необходимости работать в сварочной маске хамелеон, достаточно защитить глаза очками.
Учитывая выше перечисленное, можно также утверждать, что такой вид один из самых экономичных, а приобретение этого аппарата позволит проводить любые работы с любыми металлами.
Плазменная сварка металла высоко ценится специалистами. Она является самым прогрессивным методом соединения, наплавки и резки деталей любой толщины. Дает возможность сочетать высокую производительность с отменным качеством работ.
Только при ней требуется точное соблюдение технологических процессов подготовки и сборки изделий, а также обеспечение условий работы, при которых будет происходить своевременное охлаждение плазматрона. Все это даст возможность проводить нужные работы быстро, качественно и относительно недорого.
Читайте также:
5 особенностей электродуговой сварки Электродуговая сварка - самый старый и распространенный вид сварки, который можно отнести к разряду универсальных. Сущность […]
Роботизированная сварка Сварочными роботами принято называть полностью автоматизированные системы для выполнения сварочных работ с возможностью […]
metallmaster.org
Плазморез своими руками из инверторной сварки
Резка листового металла плазмой обычно применяется на крупных производствах для изготовления сложных по конфигурации деталей. Резать на промышленных станках можно любые металлы — сталь обычную и нержавеющую, алюминий, медь, латунь, сверхтвердые сплавы. Плазморез своими руками сделать тоже можно, причем вполне работоспособную конструкцию, правда с несколько ограниченными возможностями.
Для крупносерийного производства она будет непригодна, но вырезать несколько деталей в слесарной мастерской, металлообрабатывающем цехе или в домашних условиях, в гараже, например, всегда получится. При этом по сложности конфигурации и твердости обрабатываемого металла ограничений практически нет. Ограничения касаются толщины металла, размеров листа и скорости резания.
Что нужно для плазмореза
Проще всего построить плазменный аппарат для резки на базе инверторного сварочного аппарата. Плазморез своими руками из инвертора отличается относительно простой конструкцией, работоспособностью, доступностью основных узлов и деталей. Которые нет возможности купить, можно сделать самостоятельно в условиях мастерской средней оснащенности оборудованием.
Самодельный аппарат плазменной резки не оборудуется ЧПУ — в этом его недостаток и преимущество. Недостаток состоит в том, что сложно изготовить две абсолютно точные детали при управлении вручную. Даже мелкие серии заготовок будут в чем-то отличаться.
Преимущество же состоит в том, что один из самых дорогостоящих узлов не придется покупать. Сделать его под силу не каждому инженеру высшей квалификации, а собирать из готовых узлов — то же, что покупать новое устройство. Для мобильного резака ЧПУ не нужно, в силу других задач, которые он выполняет.
Главными составными частями самодельного плазмореза являются:
- источник постоянного тока;
- плазмотрон;
- осциллятор
- компрессор или баллон со сжатым газом;
- шланги подключения;
- кабеля питания.
Как видно, ничего особо сложного в состав аппарата не входит. Но сложности начинаются при ближайшем рассмотрении характеристик того или иного узла.
Источник тока
Особенности плазменной резки требуют, чтобы сила тока находилась по меньшей мере на уровне сварочного аппарата средней мощности. Такой ток вырабатывается обычным сварочным трансформатором и инверторным аппаратом. В первом случае установка получится условно мобильной — большой вес и габариты трансформатора затруднит ее перемещение. В сочетании с баллоном для сжатого газа или компрессором система получится довольно громоздкой.
Кроме того, трансформаторы отличаются невысоким КПД, что приведет к повышенному расходу электроэнергии при резке металла. Схема с использованием инвертора несколько проще и удобнее в эксплуатации, как и выгоднее по затратам энергии. Из сварочного инвертора получится довольно компактный плазморез, который без труда справиться с резкой металла толщиной до 25-30 мм. Именно для таких толщин применяются и промышленные установки. Плазменный резак на трансформаторе сможет обрабатывать более толстые заготовки, но это требуется реже. Все преимущества плазменной резки проявляются именно на тонких и сверхтонких листах. Это:
- точность линии;
- гладкость кромок;
- отсутствие брызг металла;
- нет перегретых зон вблизи места взаимодействия дуги и металла.
Самодельный плазморез собирается на базе любого инверторного аппарата для сварки. Количество режимов работы не имеет значения — нужен только постоянный ток силой более 30А.
Плазмотрон
Второй по важности элемент плазмореза. Рассмотрим коротко принцип его работы. Плазменный резак состоит из двух электродов, один из которых, основной, сделан из тугоплавкого металла, вторым является сопло. Обычно его делают из меди. Катодом служит основной электрод, анодом сопло, а при работе — обрабатываемая токопроводящая деталь.
В данном случае мы рассматриваем плазмотрон прямого действия для резки металлов. Дуга возникает между резаком и обрабатываемой деталью. Существуют еще плазмотроны косвенного действия, которые режут плазменной струей, но о них будет сказано ниже. Плазморез из инвертора рассчитан на прямое действие.
Кроме электрода и сопла, которые являются расходными материалами и могут заменяться по мере износа, в корпусе плазмотрона есть изолятор, разделяющий катодный и анодный узлы и небольшая камера, в которой подаваемый газ завихрятся. В сопле конической или полусферической сделано тонкое отверстие, сквозь которое вырывается раскаленный до температуры 5000-3000 0С газ.
Плазмотрон прямого действия
Подается в камеру газ из баллона или от компрессора по шлангу, совмещенному с кабелями питания, которые образуют шлангово-кабельный пакет. Они соединены в одном изоляционном рукаве, или соединены в виде жгута. Газ поступает в камеру через прямой патрубок, расположенный сверху или сбоку вихревой камеры, которая нужна, чтобы рабочая среда перемещалась только в одну сторону.
Как работает плазмотрон
Газ, поступая под давлением в пространство между соплом (анодом) и электродом (катодом) спокойно проходит в рабочее отверстие и уходит в атмосферу. При включении осциллятора, устройства вырабатывающего импульсный высокочастотный ток, между электродами возникает дуга, которая называется предварительной и нагревает газ, находящийся в ограниченном пространстве камеры сгорания. Температура нагрева столь высока, что он переходит в другой вид физического состояния — плазму.
Этот вид материального состояния отличается тем, что практически все атомы ионизированы, то есть электрически заряженные. Кроме того, давление в камере резко возрастает и газ вырывается наружу в виде раскаленной струи. При поднесении плазмотрона к детали, возникает вторая дуга, более мощная. Если сила тока от осциллятора равна 30-60 А, то рабочая дуга возникает при 180-200 А.
Эта дуга дополнительно разогревает газ, которые разгоняется под действием электрических сил до чрезвычайно высокой скорости — до 1500 м/с. Комбинированное действие высокой температуры плазмы и скорости движения разрезает металл по очень тонкой линии. Толщина разреза зависит от свойств сопла.
По-другому работает плазмотрон косвенного действия, в нем в качестве основного анода выступает сопло. Из резака вырывается не дуга, а поток плазмы — струя, которая и режет не токопроводящие вещества. Оборудование-самоделка с такими плазмотронами работает очень редко.
Из–за сложности устройства плазмотрона и тончайших настроек изготовить его практически невозможно самостоятельно, несмотря на простые чертежи, которые есть в интернете. Он работает под высокими давлениями и температурами и становится попросту опасным, если что-то сделать не так. Плазморез по чертежам своими руками можно собрать из готовых деталей, которые продаются в магазинах сварочного оборудования. Но, как и большинство машин и механизмов, сборка из комплектующих стоит дороже, чем готовый резак в сборе.
Осциллятор
Это своеобразный стартер, служащий для запуска предварительной дуги. Для разбирающихся в электронике схема его несложна. Функциональная схема выглядит так:
Функциональная схема осциллятора
А электрическая примерно так (один из вариантов):
Электрическая схема осциллятора
Как выглядит и работает самодельный осциллятор видно на видео. Если сборкой электросхем и поиском деталей нет времени заниматься, воспользуйтесь осцилляторами заводского изготовления, например ВСД-02. Его характеристики лучше всего подходят для работы с инвертором. Подсоединяется осциллятор в схему питания плазмотрона параллельно или последовательно, в зависимости от требований инструкции конкретного прибора.
Рабочий газ
Перед тем, как сделать плазморез, следует очертить предварительную сферу его применения. Если вы собираетесь работать только с черными металлами, то обойтись можно только компрессором. Для меди, титана и латуни потребуется азот, а резка алюминия происходит в смеси азота с водородом. Высоколегированные стали режутся в аргоновой атмосфере. В этом случае аппарат рассчитывается еще и под сжатый газ.
Сборка устройства
Ввиду достаточной сложности и многочисленности компонентов аппарата плазменной резки, его трудно разместить в переносном корпусе или ящике. Лучше всего использовать складскую тележку для перевозки товаров. На ней можно компактно расположить инвертор, баллоны или компрессор, кабельно-шланговую группу. В пределах цеха или мастерской перемещать их очень легко. Если потребуется выезд на другой объект, то все можно загрузить в прицеп легкового автомобиля.
wikimetall.ru
Как сделать аппарат плазменной сварки своими руками?
Аппарат плазменной сварки
Проявляется это в существующих преимуществах плазменной сварки:
- Безопасность процесса для сварщика;
- Уникальная возможность экономии электричества;
- Высокий уровень производительности, которым характеризуется соответствующий сварочный аппарат;
- Обеспечение высококачественного результата сварки либо резки.
По своей сути плазменная сварка представляет собой инновационный процесс соединения металлических плоскостей. На сегодня данная разновидность активно применяется в отдельных отраслях производства: машиностроении, приборостроении, на авиационных предприятиях и др.
Используется плазменная сварка при необходимости получения шва высокой прочности. Характерно, что оборудование для плазменной сварки не требует кислородных баллонов.
Технология является экологически чистой, так как в ходе сваривания металла не происходит выделения вредных веществ и газов. Кроме того, посредством плазменного оборудования возможна не только сварка, но и резка металлов и сплавов (достаточно лишь обзавестись соответствующим резаком).
Подробнее о процессе сварки
Для верного представления о технологии сварочного процесса важно детально вникнуть в саму его суть. С точки зрения физики при плазменной сварке ионизированный газ (т.е. плазма) посредством сопла направляется на поверхность свариваемых деталей. Для образования плазмы необходимо обеспечить нагрев рабочего газа до высокой температуры. Достигается это за счет сильного электротока.
Процесс работы плазмой
Применять соответствующий аппарат можно для соединения:
- Тонкостенных труб;
- Различного рода тонких емкостей;
- Деталей, изготовленных из фольги;
- Отдельных элементов ювелирных изделий.
Самостоятельная сборка сварочного аппарата
Аппарат для плазменной сварки, а также резки металлов для своего функционирования нуждается лишь в сжатом воздухе и электричестве. В тех случаях, когда применяется компрессорное оборудование, аппарат потребует только электричества. В результате при осуществлении сварки требуется замена электродов, а также сопла плазмотрона.
Самостоятельное конструирование аппарата плазменной сварки требует кропотливой работы.
Прежде всего, необходимо заняться разработкой схемы блока питания. Именно от такого блока и зависит полноценное функционирование аппарата.
Для проведения работ понадобятся:
- Дроссель от обычного аппарата сварки. Этот элемент необходим для стабилизации напряжения. Если не обеспечить стабильность, то скачки напряжения будут гасить плазму, так необходимую для сварки и резки;
- Тиристорный трехфазный выпрямитель. Его включение в схему объясняется потребностью в ограничении тока в области 50 ампер;
- Обычный стартер автомобиля. Эта деталь нужна для обеспечения автоматического поджога. Впрочем, возможно и применение обычного трамблера. Все это избавит от необходимости ручного поджога.
При создании плазменного сварочного аппарата особо пристальное внимание, безусловно, нужно уделить корпусу. При наличии всех необходимых материалов и неплохих металлообрабатывающих станков самостоятельное изготовление всех основных элементов не вызовет трудностей.
Шов после соединения деталей плазменной сваркой
Для полноценного представления о том, как выглядит собираемый аппарат сварки и резки, предлагаем изучить в интернете большое изобилие схем.
Ключевым элементом для сварки и резки является плазменная горелка. Конструкция ее такова, что это, по сути, удобная рукоятка, в которой расположены анод и катод.
Анод, будучи одновременно и соплом, изготавливается из меди. В ходе сварочного процесса происходит его охлаждение водой. В качестве катода же применяется вольфрам (в том числе и лантанированный).Эти два элемента не контактируют, поскольку изолированы при помощи спецматериалов. Как правило, посредством асбеста.
Для возникновения плазменной дуги между анодом и катодом применяется постоянный ток, имеющий напряжение в 100 В. Именно такая дуга позволяет нагреть до необходимой высокой температуры газ. Сварка начинает работать: возникает поток плазмы, в котором и размещаются свариваемые детали (либо осуществляется резка металлов).
Таким образом, самостоятельное конструирование аппарата для проведения плазменной сварки вполне реально. Результатом станет возможность качественного соединения различных металлических деталей. Собственноручно собранный аппарат пригодится для многих случаев, особенно удобной плазменная сварка своими руками будет при ремонте личного авто.
zavarimne.ru
Плазменная сварка своими руками из инвертора: схемы, чертежи
В промышленности сварка при помощи плазменного аппарата применяется довольно часто, когда нужно проводить процедуры с высокой температурой. Несмотря на всю сложность построения процесса и его особый принцип действия, плазменная сварка своими руками вполне возможна. Главным температурным источником здесь является плазма, которая получается путем перехода в новое агрегатное состояние одного из горючих газов. Это происходит в устройстве, которое носит название плазмотрон.
Плазмотрон своими руками
Данная разновидность отлично подходит для работы со всеми металлами, так как помимо высокой температуры плазма является еще и дополнительной защитой. Самодельная плазменная сварка может работать с нержавеющей сталью, алюминием и даже с тугоплавкими металлами. Несмотря на то, что чаще всего используют данную технологию в современных высокотехнологичных областях, таких как авиационная промышленность, периодически возникает потребность в высокотемпературной сварке и в других областях. Соответственно, плазменная сварка своими руками становится все более востребованной для менее ответственных мест применения.
Одной из особенностей такого метода является высокая глубина проплавления металла. Высокая температура плазмы, достигающая нескольких десятков тысяч градусов Цельсия, позволяет проплавлять металл до 1 см за один проход. Сварка может вестись в любом пространственном положении, поэтому, здесь представлен универсальный метод соединения.
Режимы плазменной сварки 
Данная технология чаще всего применяется для работы с тугоплавкими металлами, такими как титан, медь и прочие. Чтобы добиться высокого качества соединения, следует учитывать не только свойства самих металлов, но и условия проведения сварочного процесса плазмой. Чтобы все прошло максимально надежно, следует ориентироваться по следующим режимам:
b,мм | lcв, А | Uд, В | vсв, м/ч | Расход используемого газа Qг, л/мин | ||
| Для образования плазмы | Для защиты | Для поддува | ||||
2 | 139 | 22 | 30 | 2,1 | 1,5 …2,0 | 3,5.. .4,0 |
| 6 | 240 | 23 | 14 | 5,5 | 9.4 | — |
10 | 380 | 28 | 15 | 3,5 | 10,5 | 42 |
| 13 | 450 | 28.. .30 | 103 | 8 | 6… 12 | — |
Схема плазменного аппарата
Чтобы сделать плазменную сварку своими руками, чертежи являются одним из основных моментов, так как в них содержатся все основные конструкционные элементы. Вне зависимости от того, из каких деталей вы собираетесь делать технику, схема помогает определить самые мелкие компоненты, которые должны туда входить. Здесь приведена силовая схема плазмотрона:
Схема плазмотрона — силовая часть
Плазморез является основной особенностью таких установок, так как в нем образуется плазма. В нем же заключается и основная сложность, когда создается плазменная сварка своими руками из инвертора. Здесь представлена схема управления данным устройством:
Схема плазмотрона — система управления
Оборудование для сбора плазменного аппарата
Для создания работоспособного аппарата понадобится:
Процесс сборки
Особенности плазменной сварки требуют точного проведения процедур, чтобы в итоге получить надежное и безопасное устройство. Сопло для данного аппарата вытачивается из меди, так как в ином случае его придется часто менять. Вместо меди можно применять титан, который прослужит намного дольше. Размер отверстия в сопле выбирается опытным путем. Как правило, начинают с минимальных значений в 0,5 мм и постепенно доходят до 2 мм.
Размер конусного зазора между анодом на сопле и вольфрамовым катодом должен составлять до 3 мм. Сопло вкручивают в полную рубашку охлаждения. Она должна быть соединена с центральным электродом, для чего используется фторопластовый изолятор. Для охлаждения в рубашке используется жидкость, которая должна постоянно циркулировать жидкость или антифриз. Данное устройство состоит из двух полых медных труб. Диаметр внутренней составляет около 2 см. Она находится на переднем конце внешней трубки, диаметр которой составляет 5 см, а длина около 8 см.
«Важно!
Пространство, которое находится между внутренней и наружной трубой следует запаять при помощи листовой меди. Медные трубки малого диаметра впаиваются в рубашку охлаждения. Именно по ним впоследствии будет циркулировать жидкость.»
Положительный заряд на эту систему будет подаваться на специальную клемму, которую также следует припаять к корпусу. На внутренней трубе создается резьба, куда ставится потом съемное сопло, производимое из термостойких материалов. Внутренняя резьба нарезается также на выдвинутом конце наружной трубы. К ней привинчивается фторопластовое кольцо для изоляции. На нем располагается кольцо центрального электрода.
Труба подачи аргона впивается через стену трубы между изолятором и рубашкой охлаждения. Для питания системы используется насос на 12В. Положительный заряд подается на систему с основного источника питания. Балласт служит для ограничения тока в системе. Чтобы возбудить дежурную дугу соплом или вольфрамовым электродом требуется использовать осциллятор, или если его не имеется, то все можно проделать обычным контактным способом.
Заключение
Плазменная сварка является очень сложным процессом и только внешне она кажется очень схожей с остальными. Основная сложность заключается в самой технике, так как для строительства ее своими руками нужен опыт, тщательность и очень надежный подход к соединению всех компонентов, их подбору и так далее. Плазмотрон работает с высокими температурами и газами, которые могут привести к взрыву. Таким образом, технике безопасности стоит отдавать максимальное внимание. Самым легким моментом этого дела являются все вопросы, касающиеся источника питания.
svarkaipayka.ru
Самодельный плазменный сварочныи аппарат: конструкция и сборка
Плазменная сварка является современной передовой технологией. До недавнего времени ее применение относилось только к промышленности. Такая сварка производилась на специальном оборудовании. Сейчас плазменный сварочный аппарат своими руками стал реальностью.
Схема плазменной сварки открытой и закрытой плазменной струей.
Плазменная сварка имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с другими видами сварки. Обладание технологией позволяет расширить возможность сварных соединений металлов в домашних условиях. Аппарат можно использовать и для точечной сварки (рис. 1).
Конструкция плазменного сварочного аппарата
Самодельный сварочный аппарат, в том числе аппарат для точечной сварки, состоит из следующих основных частей: источник сварочного тока, плазмотрон, компрессор или баллон с газом и система охлаждения.
Рисунок 1. Конструкция плазменного сварочного аппарата.
При использовании устройства открытого типа (наиболее распространенная конструкция) применяется также источник тока для образования вспомогательной дуги.
В качестве источника тока для сварочной дуги лучше всего использовать стандартный инвертор для электродуговой сварки небольшой мощности. Такой инвертор обеспечивает подачу постоянного тока в сварочную зону, за счет чего зажигается основная дуга между соплом плазмотрона и свариваемой деталью. Мощность инвертора может быть минимальной, так как мощность дуги значительно усиливается за счет потока плазмы (рис. 2).
Изготовление вспомогательного источника тока
Источник тока для вспомогательной дуги собирается самостоятельно. Он включает выпрямительный диодный мост, выходной трансформатор (дроссель) и балластовый (нагрузочный) резистор. Рекомендуются следующие детали: диоды на ток 50 А и рабочее напряжение до 500 В; резистор мощностью до 5 кВт. За счет балластового резистора напряжение на первичной обмотке трансформатора создается порядка 100 В при токе не более 20 А.
Рисунок 2. Конструкция плазменного генератора.
Трансформатор подбирается так, чтобы на вторичной обмотке напряжение составило порядка 20 В. Можно использовать любой трансформатор 110/24 В мощностью 1,6 кВт (например, типа ОСМ). В качестве балластового сопротивления можно использовать любой нагревательный элемент или сборку из нескольких нагревателей.
Сборка вспомогательного источника производится в металлическом щитке. На дне щитка устанавливается трансформатор. Если балласт выполняется из нагревателей, то их следует разместить отдельно в металлическом каркасе. В щитке устанавливается контактная колодка, на которую выводятся концы вторичной обмотки трансформатора, и подключается кабель для подведения тока к плазмотрону.
Выбор источника газа и системы охлаждения
В качестве источника плазмообразующего газа, самодельный сварочный аппарат может использовать автомобильный компрессор для подачи сжатого воздуха мощностью до 50 л/мин. Если вместо газа используется водяной пар, то следует установить стандартный небольшой парогенератор. В этом случае следует использовать только дистиллированную воду.
Охлаждение анода плазмотрона может основываться на автомобильной стеклоочистительной системе. Если есть возможность, то лучше обеспечить охлаждение от водопроводной сети через резиновые шланги.
Как все выглядит?
Плазмотрон состоит из двух основных блоков — анодного и катодного. Анодный блок включает анод, выполненный в виде сопла, и корпус для крепления анода, в котором необходимо разместить охлаждающую рубашку (трубки, змеевик). На корпусе анода закрепляется винт для подведения электропитания.
Рисунок 3. Схема плазмотрона.
Катодный блок состоит из следующих основных частей: корпус блока, держатель катода, катод. В качестве катода используется вольфрамовый сварочный электрод диаметром 4 мм, который совмещен с хвостовиком. Верхняя часть хвостовика завершается регулировочным винтом с изолированной ручкой. Катод закрепляется в держателе катода. Держатель катода состоит из нескольких участков.
Нижний участок — заостренная трубка небольшого диаметра, выполняющая роль направляющей для катода. Средний участок — втулка с внешней резьбой для крепления на корпусе и внутренним каналом для прохождения электрода. Верхний участок — трубка для крепления электрода. Ее внутренний диаметр соответствует диаметру хвостовой части катода. Держатель катода устанавливается внутри корпуса, который выполнен из полимерной трубы. В корпусе катодного блока предусмотрено отверстие и соответствующий штуцер для подачи плазмообразующего газа. Газ подается через трубку, размещенную в пространстве между нижней частью держателя и корпусом. В держателе предусмотрен винт для подключения электрического питания. В корпусе просверлено отверстие для прохождения провода (кабеля) (рис.3).
Изготовление анодного блока
Анод изготавливается как медный колпачок (в виде шляпы). Общая длина анода — 10-15 мм. Нижняя торцевая часть (бортик) имеет диаметр 20-25 мм и длину 3-4 мм. Цилиндрическая часть — диаметром 15-20 мм. В центре анода на всю длину сверлится отверстие диаметром 1,8-2 мм. На цилиндрической части анода нарезается резьба для закручивания его в корпус.
Схема анодного блока питания.
Корпус анодного блока желательно изготовить из бронзы, но можно и из стали, в виде двух цилиндров (труб), между которыми располагается охлаждающая рубашка. Цилиндры свариваются (спаиваются) между собой. Наружный диаметр внешнего цилиндра рекомендуется 50-80 мм. Но размеры цилиндров могут быть любыми с учетом найденных труб. Главное условие: корпус должен состоять из двух цилиндров, которые входят друг в друга, при этом внутренний диаметр должен быть равен диаметру цилиндрической части анода, а между цилиндрами должны располагаться трубки охлаждающего змеевика. Длина корпуса — 30-60 мм.
На цилиндре нарезается резьба с обоих торцов. На нижнем торце резьба нарезается внутри и предназначена для крепления анода, на верхнем торце — внутри внешнего цилиндра для соединения с катодным блоком. На наружном цилиндре изготавливается отверстие с резьбой для установки винта, обеспечивающего подключение кабеля.
Изготовление катодного блока
Корпус катодного блока изготавливается из полимерной или текстолитовой трубы диаметром равным внутреннему диаметру внешнего цилиндра анодного блока. На нижнем торце трубы нарезается внешняя резьба для соединения с корпусом анодного блока. Внутри корпуса нарезается резьба для ввинчивания держателя катода. Длина корпуса 7-10 см.
Держатель катода изготавливается из бронзы или стали и имеет разный диаметр на разных участках. Нижний участок, длиной в 15-20 мм, выполняется в виде заостренной трубки диаметром в 8-10 мм и внутренним диаметром в 5-5,5 мм.
Схема катодного блока питания.
Средний участок, длиной в 20-25 мм, имеет диаметр равный внутреннему диаметру корпуса катодного блока. На этом участке нарезается резьба для крепления на корпусе.
Диаметр внутреннего канала должен быть не менее 5 мм. Верхний участок, длиной в 30-40 мм, имеет диаметр 10-15 мм. Внутренний диаметр этого участка 6-7 мм. На верхнем участке держателя нарезается внутренняя резьба для крепления электрода. Снаружи в верхней части нарезается резьба на длине 20-25 мм для установки стопорной гайки. Такой держатель лучше всего изготовить на токарном станке.
Катод изготавливается из стандартного вольфрамового сварочного электрода диаметром 4 мм. Его конец заостряется. Вольфрамовый стержень длиной в 40-50 мм прочно соединяется с хвостовиком катода, на котором нарезается резьба для крепления на верхнем участке держателя катода. Длина хвостовика 40-60 мм, диаметр 6-7 мм. Верхняя часть хвостовика переходит в регулировочный винт (любой формы), который, в свою очередь, имеет ручку из изоляционного материала. Катод закручивается во внутренний канал держателя так, чтобы его заостренный конец вышел из нижнего (направляющего) участка держателя на 5-10 мм. Путем вращения ручкой положение катода можно изменять.
Для ограничения и контроля продольного перемещения катода служит стопорная гайка, установленная на держателе.
В корпусе катодного блока на уровне нижнего участка держателя сверлится отверстие и устанавливается штуцер для подачи плазмообразующего газа. Газ подается через трубку, размещенную в пространстве между нижней частью держателя и корпусом. В держателе предусмотрен винт для подключения электрического питания. В верхней части корпуса просверлено отверстие для прохождения провода (кабеля).
Сборка плазмотрона
Вначале собирается катодный блок в следующей последовательности. Электрод вкручивается в держатель. Затем держатель вкручивается в корпус. К винту держателя подключается провод, который выводится через отверстие в корпусе. Катодный корпус вкручивается в анодный корпус. Снизу в анодный корпус вкручивается анод. Электрод дополнительно подкручивается так, чтобы стержень уперся в анод. Стопорная гайка на держателе устанавливается по этому положению электрода.
Сборка сварочного аппарата
Схема плазменной сварки.
Сборка сварочного аппарата включает в себя следующие операции. К контактному винту анодного блока плазмотрона присоединяется одна из жил сварочного кабеля от инвертора, вторая закрепляется на свариваемой детали. К штуцеру в анодном блоке присоединяется шланг охлаждения, а к штуцеру катодного блока — шланг от компрессора. На контактных винтах анодного и катодного блоков плазмотрона закрепляется кабель от трансформатора питания вспомогательной дуги. При зажигании вспомогательной дуги катод касается анода и затем быстро отводится на 2-3 мм.
Необходимый инструмент и оборудование.
При изготовлении самодельного сварочного аппарата необходимо использование следующего инструмента:
- сварочный аппарат;
- электродрель;
- болгарка;
- фрезер;
- напильник;
- ножовка по металлу;
- тиски;
- круг наждачный;
- плоскогубцы;
- отвертка;
- ключи гаечные;
- зубило;
- молоток;
- штангенциркуль;
- метчик;
- плашка;
- нож.
Плазменная сварка современный эффективный вид сварки. Самодельный сварочный аппарат поможет производить практически любые сварочные работы, в том числе работать как сварочный аппарат для точечной сварки.
moyasvarka.ru
Плазменный сварочный аппарат: цена
Среди всего широкого разнообразия всего современного сварочного оборудования особое место занимаю сварочные аппараты плазменного типа. По своей сути плазменный сварочный аппарат многофункционален. Его можно применять для сваривания, резки, термообработки, пайки и воронения. Плазменный сварочный аппарат основывает свою работу на потоке плазмы, выпускаемом под высоким давлением. Благодаря этому потоку, можно выполнять не только сварочные работы, но и работы связанные с резкой пайкой и фигурным вырезанием металла.
Как ни удивительно, но поток раскаленной плазмы образуется из обыкновенной воды. Под воздействием испарителя, она превращается в пар, а отверстие сопла – это единственное место, откуда этот пар может выйти. Но на выходе он обрабатывается анодно-катодным преобразователем и из сопла горелки выходит уж не пар, а раскаленная плазма с температурой 6 000-7 000 °C.
Главной особенностью плазменного сварочного аппарата считается способность за короткое время достигать невероятно высоких температур. За считанные секунды, он может создать плазменный поток, температура которого будет достигать отметки в 30 000 градусов. Для большего удобства практически все современное оборудование данного типа оснащено системой регулировки температур, что делает работу с ним крайне удобной.
Плазменный сварочный аппарат оснащен специальной регулировочной гайкой при помощи, которой можно контролировать размер факела. С помощью этой гайки можно регулировать не только размер, а и форму факела. Сам аппарат работает от сети со стандартным напряжением в 220 В, а компактная форма и легкий вес позволяют использовать его не только в гараже, но и в домашних условиях. С помощью данного оборудования можно сварить или разрезать металл толщиной до 5 мм. Кроме этого его можно применять для соединения и резки таких материалов как керамика, стекло и натуральный камень.
В основе плазменного сварочного аппарата лежит устройство с несколько фантастическим названием плазматрон. Плазматроны бывают прямого (подключаются для генерации дуги) и косвенного (подключаются для генерации плазменной струи) действия. Первый тип данного агрегата используется несколько чаще, чем второй и имеет лучшую охладительную систему. Во время работы плазменного сварочного аппарата прямого действия, дуга возникает в области между вольфрамовым стержнем, выступающем в качестве электрода, и свариваемым материалом.
Плазменный сварочный аппарат прямого действия на выходе имеет дугу практически ровной цилиндрической формы, которая несколько расширяется возле свариваемой поверхности. Дуга обладает высокой температурой, поэтому этот тип устройства достаточно часто используют для наплавки, резки и сварки изделий.
В отличие от предыдущего вида, сварочный плазменный аппарат косвенного действия обладает конусовидной дугой. Температура его дуги несколько ниже, чем у оборудования прямого действия, да и КПД за счет отсутствия дополнительного электронного тока тоже меньше. В виду этого плазменные сварочные аппараты косвенного действия применяются исключительно для выполнения напыления и нагрева изделия.
Кроме высокой температуры сварочной дуги, агрегаты плазменного типа обладают и еще одной особенностью. С их помощью можно сваривать между собой не только металлические детали, а и элементы из иных материалов (стекло, пластик и т.д.). К тому же с их помощью можно соединять и различные по химическому составу материалы, к примеру, металл и пластик. Так что для бытового использования плазменные сварочные аппараты являются идеальным вариантом.
Наибольшей популярностью на российском рынке электротоваров пользуется плазменный сварочный аппарат «Горыныч». Купить данное оборудование можно практически в любом строительном или специализированном магазине, а так же заказать, воспользовавшись услугами Интернет магазинов. Стоит отметить, что цена на этот вид сварочного аппарата далеко не низкая и стоит он, как хорошее профессиональное оборудование от 28000 до 31000 рублей. Но кроме многофункциональности данный агрегат отличается долговечностью, так что вложенные средства рано или поздно окупятся.
Другие похожие статьиsvarkasite.ru
Технология плазменной сварки
Что такое плазма? Это ионизированный газ (полностью или частично), в котором присутствуют как нейтральные атомы, так и заряженные электричеством. Если говорить именно о таком состоянии плазмы, то и электрическую сварочную дугу можно считать таковой. Но на практике дугу плазмой не называют, потому что ее температурный предел – это 5 000-7 000С, у плазмы для сварки металлов он доходит до 30 000С. Поэтому плазменная резка – это высокая температура с большим запасом энергии.
Чтобы из обычной сварочной дуги сделать плазму, необходимо ее сжать и подавать на дугу газ, который под действием температуры и станет ионизироваться. Сжатие производится за счет того, что дугу загоняют в специальный прибор с узким проходом, стенки прибора при этом охлаждаются. Кстати, такой прибор называется плазмотроном. При сжатии дуги происходит ее сужение, за счет чего повышается плотность и мощность, то есть, увеличивается количество энергии на единицу свариваемой площади.
В процессе сжатия дуги в плазмотрон подается газ, из которого затем и образуется сама плазма. При нагреве газ увеличивается почти в 100 раз. Узкое сопло плазмотрона и большой объем газа создают условия, при которых ионизированный газ вылетает наружу с огромной скоростью. То есть, получается, что к тепловой энергии электрической дуги прибавляется и кинетическая энергия движущегося ионизированного газа. Отсюда и высокая мощность плазменной энергии.
Итак, сущность плазменной энергии теперь понятна. Она отличается от дуговой:
- значительной температурой;
- уменьшенным в несколько раз диаметром сварочной дуги;
- форма плазменной дуги цилиндрическая, у электрической дуги она коническая;
- давление при сварке на металл в 8-10 раз выше;
- при этом можно такую дугу поддерживать на не очень больших значениях тока – 0,2-30 ампер.
Учитывая это, можно сказать, что плазменная дуга более универсальное средство для нагрева металлических заготовок. С ее помощью производится более глубокий прогрев металла, но при этом область нагрева сильно уменьшается. Все дело в цилиндрической форме дуги, которая имеет одинаковые размеры и мощность на протяжении всей ее длины, что позволяет варить заготовки без учета длины самой дуги. А это очень важно, когда производится плазменная сварка в труднодоступных местах.
Технология плазменной сварки
Плазменную сварку металла можно проводить двумя технологическими схемами.
- Дуга располагается между заготовкой и неплавящимся электродом.
- Дуга находится внутри плазмотрона в сопле и выдувается оттуда струей плазмы.
Чаще всего для сварки металлов используется схема под номером один. Что касается газа, то обычно для этого используется аргон. В качестве электрода – стержень из вольфрама, реже меди.
Существует несколько параметров, которые делят плазменную сварку на группы. К примеру, по мощности.
- Низкая – 0,2-25 ампер.
- Средняя – 50-150 ампер.
- Высокая – больше 150 ампер.
Первая группа – самая распространенная. Это энергоемкая технология, в которой можно использовать электроды диаметром 1-2 мм. При этом сварочная дуга будет гореть даже при очень незначительных показателях силы тока – 0,2 ампера.
Как работает аппарат плазменной сварки при таких режимах?
- С помощью источника питания (малоамперного) зажигается дежурная дуга, которая горит между неплавящимся электродом и соплом плазмотрона, сопло изготавливается из меди. При этом данная деталь охлаждается водой, чтобы не расплавиться.
- Как только плазмотрон подносится к металлической заготовке, зажигается основная сварочная дуга.
- В сопло плазмотрона подается газ, из которого будет образована плазма.
- Внутри плазмотрона есть два сопла: медный – он же внутренний, керамический – он же внешний. Между ними есть пространство, по которому движется защитный газ. С его помощью закрывается зона сварки от негативного воздействия кислорода и влажности.
Необходимо отметить, что напрямую электрод от источника электрической энергии не зажигается. Между ними устанавливается специальный прибор, который называется осциллятором. Он стабилизирует сварочную дугу и при этом дает возможность зажечь ее без соприкосновения электрода с металлом.
Плазменная сварка металлических заготовок со средней величиной тока очень похожа на процесс соединения по технологии аргонодуговой. Но высокая мощность, плюс небольшая площадь нагрева делает ее более эффективной. Если говорить о том, в каком диапазоне находится этот вид плазменной сварки, то можно поставить ее между обычной электродуговой и лазерной.
Что касается эффективности, то необходимо отметить:
- глубокий провар при небольшой ширине сварочного шва;
- большое давление на сварочную ванну, что обеспечивает уменьшение слоя расплавленного металла под дугой, а это увеличивает теплоотдачу вглубь заготовки;
- процесс сваривания может проводиться без присадочной проволоки или с таковой.
Плазменная сварка при больших значениях тока – это огромное воздействие на сам металл. К примеру, данный режим сварки при плазме производится с использованием тока величиною 150 А, точно такие же показатели даст обычная электродуговая сварка при потреблении тока не меньше 300 А. При этом плазма насквозь прожигает соединяемые металлические заготовки, после чего производится проплавление и сваривание на всю глубину. То есть, сначала происходит разрезание, далее заварка.
При таком прожоге нижний слой металла не выпадает из шва. Он удерживается в зоне силами поверхностного натяжения. Вот почему очень важно правильно соблюдать режим сваривания. Потому что, увеличивая ток, можно прожечь заготовки, не удержав нижний расплавленный слой металла.
Обычно высокими токами варят низкоуглеродистые или легированные стальные сплавы, титан, алюминий и медь. Важно правильно выставить режим сварки, и, конечно, обеспечить режим охлаждения сопла. Небольшое нарушение может привести к значительному снижению качества конечного результата.
Особенности сварочных аппаратов
Плазменный сварочный аппарат, в независимости от его стоимости, будет работать долго и эффективно, если позаботиться об охлаждении сопла. Самыми распространенными сегодня являются аппараты, охлаждение в которых производится водой. Есть агрегаты и со спиртовым охлаждением.
Здесь необходимо правильно настроить подачу воды в сопло, потому что чрезмерное ее поступление создаст большое количество пара, а это причина увеличения разбрызгивания металла. Новичкам рекомендуется для этого выбирать сварочный аппарат, у которых отверстие сопла больше, чем обычно. Это снизит выделение пара, плюс увеличит захват плазменной дугой участков двух заготовок.
Что касается используемых материалов в процессе плазменной сварки, то сегодня аргон часто заменяется техническими газами: водородом, кислородом, азотом и даже сжатым воздухом, что снижает финансовые затраты. Вместо вольфрама для электродов используют стержни из циркония или гафния, что позволяет сегодня вести сварку в окислительных средах.
Чтобы обеспечить качество сварочного шва, необходимо сохранить мощность свариваемой дуги и уменьшить при этом ее давление на расплавленный металл, чтобы последний не выдувался из зоны сварки. Это напрямую влияет на формирование шва. Поэтому очень важно найти рациональное соотношение многих параметров сварочного режима: расход плазмы, силы тока, длина электрической дуги. К примеру, чтобы сварить две заготовки из алюминия или нержавейки толщиною 10 мм, необходимо увеличить диаметр канала, по которому движется плазма наружу, что приводит к снижению обжатия дуги.
Но самое большое достижение – это разработка микроплазменной сварки, которую впервые провели инженеры компании «Сешерон» из Швейцарии. Плазменная сварка этого типа дает возможность соединять между собой очень тонкие листы: 0,025-0,8 мм, изготовленные из различных металлов. Этот способ сваривания сегодня активно применяется в самолетостроении, электронной, медицинской, атомной и других областях промышленности.
Наверное, надо будет сказать, что процесс плазменной сварки (видео расположено ниже) в ближайшие несколько десятков лет будет активно применяться для соединения тонких металлических заготовок. А в некоторых случаях это будет единственный вариант. Так что есть смысл к нему присмотреться более внимательно.
Поделись с друзьями
0
0
0
0
svarkalegko.com
