Плазменный резак

Приборы для плазменной резки

На прилавках специализированных магазинов вы встретите приборы двух типов: для бесконтактной и контактной резки.

Бесконтактная резка используется для обработки пластика и натурального камня. В таких устройствах плазма образуется между соплом и электродом.

Бесконтактная резка используется для обработки пластика и натурального камня

Контактная обработка подразумевает непосредственное соприкосновение электродуги с металлом. Именно такие устройства обычно приобретают для бытовых нужд.

Автоматические устройства

Такие приборы можно встретить на промышленных предприятиях. Они управляются с помощью компьютеризированных систем и позволяют точно кроить серийные листовые детали толщиной до 7 см. Обычно это очень мощные агрегаты, которые питаются от сети в 380 В.

Стоимость подобных агрегатов – от миллиона рублей и выше

Ручные резаки

Устройства с ручным управлением мобильны и довольно компактны. Они состоят из самого плазмотрона, шланга, трансформаторного блока и выпрямительной подстанции.

Работа с такими аппаратами может происходить в двух направлениях:

• косвенной, бесконтактной резки струёй плазмы. Этот принцип используется для неметаллических поверхностей;
• прямой контактной резки для металлических деталей.

Такие устройства используются не только в быту, но и на предприятиях, осуществляющих металлообработку

Вес таких приборов редко превышает 25 кг, работают они от сети с обычным напряжением в 220 В. Подобные устройства универсальны и стоят от 15 тысяч рублей.

Источники питания плазматрона

Не все приборы для ручной резки работают от переменного тока. Некоторые резцы могут иметь преобразователи и усилители. Но КПД у них ниже, чем у инструментов, получающих питание постоянным током. Получается, что только такие приборы являются универсальными для резки любых изделий.

Для цветных металлов, температура плавления которых ниже стали, достаточно использования резака с инвертором. Это самый оптимальный выход, позволяющий работать в мобильном режиме

Трансформаторы весят гораздо больше, но и мощность выдают соответствующую. Они не дают сбои при перепадах напряжения. Плюс трансформаторы можно использовать постоянно, не делая перерывы на остывание. Но и счётчик электроэнергии при этом мотает киловатты с космической скоростью.

Преимущества и недостатки

Основные достоинства плазмотронов для ручной плазменной резки:

• Отличная производительность – в 5-10 раз выше, чем газокислородной резки.
• Хорошее качество и точность реза – исключает необходимость дополнительной зачистки или обработки кромок перед сваркой.
• Универсальность – позволяет вырезать детали любых форм (даже самых сложных) и размеров.
• Минимальная ЗТВ (зона термического влияния) – особенно актуальна при раскрое тонколистового проката, поскольку исключает перегрев и тепловую деформацию заготовок.
• Наличие в продаже дополнительных приспособлений для поддержания постоянного расстояния между соплом и металлом, для вырезания круглых деталей/отверстий разных диаметров.
• Компактные размеры и небольшой вес инструмента.
• Надежная конструкция, простое обслуживание, ремонтопригодность.

Из недостатков можно выделить только необходимость ведения резака вручную при работе и поддержания постоянной скорости его перемещения. Однако этот минус присущ всем ручным инструментам.

Процесс ручного плазменного резания

Параметры выбора

Нужно правильно выбирать тип расходников, учитывая их возможности, чтобы они служили долго и надёжно. Рациональное использование расходников возможно при учёте их возможностей. Так, например сопло и электрод выдерживают разное количество пробивок в зависимости от следующих трёх факторов:

• тип металла;
• толщина листа;
• величина тока.

Вид металла, особенно цветного (или сплава), играет очень важную роль, так как влияет на тип требуемых расходников. Разрезаться может нержавеющая или углеродистая сталь, а также алюминий. А для резки нержавеющей стали под углом используется ещё одна отдельная категория расходников. Также есть шланг-пакет плазмотрона и целый перечень запасных частей для него, к которым относятся комплекты резака, смазка, соединительные муфты и другое.

Где применяются плазморезы?

Плазменная резка и сварка являются незаменимыми способом обработки металла, когда дело касается работы с высоколегированными сталями. Поскольку такие материалы применяются в огромном числе отраслей промышленности, то применение плазморезов получает все большее развитие.

Наибольшее распространение плазменная сварка получила в изготовлении различных металлоконструкций. Плазменная резка металла также широко применяется в тяжелом машиностроении и при прокладке трубопроводов.

Прокладка трубопроводов

На крупных машиностроительных заводах получили распространение автоматизированные линии плазморезов.

Плазморезом следует производить резку абсолютно любых материалов по своему происхождению: как токопроводящих, так и диэлектрических.

Технология плазменной резки дает возможность резки стальных листовых деталей, особенно сложных конфигураций. Сверхвысокая температура пламени горелки позволяет резать жаропрочные сплавы, в состав которых входит никель, молибден и титан. Температура плавления этих металлов превышает 3 тыс. градусов Цельсия.

Плазморез является дорогостоящим профессиональным инструментом, поэтому практически не встречается в личном подсобном хозяйстве. Для единичных работ, в независимости от их сложности, мастера могут обойтись доступными инструментами для резки металла, например, электрической болгаркой.

Устройство болгарки

Там же, где стоят задачи резки высоколегированных сплавов в промышленных масштабах, аппараты плазменной резки являются незаменимыми помощниками. Высокая точность реза, работа с любым материалом – достоинства плазморезов.

Ручная плазменная резка применяется в отраслях, где требуется изготавливать листовые детали сложных геометрических контуров. Примерами таких отраслей является ювелирная промышленность и приборостроение.

Плазморезы являются безальтернативным инструментом получения деталей сложного контура, особенно из тонколистовой стали. Там, где листовая штамповка не справляется с задачей получения изделий из очень тонкого листового проката, на помощь технологам приходит плазменная резка.

Не обходится без плазморезов и проведение сложных монтажных работ по установке металлоконструкций. При этом отпадает необходимость использовать кислородный и ацетиленовый баллоны, это повышает безопасность процесса резания металла. Этот технологический фактор облегчает проведение работ по резке металла на высоте.

Резка металла в высоте облегчает множество процессов

Как устроен плазморез?

Главными узлами плазмореза являются:

• источник постоянного тока (трансформатор или инвертор);
• плазмотрон (плазменный резак);
• воздушный компрессор.

Повышающие трансформаторы более громоздки, энергоемки, но при этом стойки к перепадам напряжения. Их преимуществом перед инверторами является возможность получать очень высокие напряжения, с их помощью специалисты могут резать металл больших толщин (до 8 см).

Инверторы занимают меньшую площадь и экономичнее трансформаторов (за счет более высокого КПД), однако, они не позволяют получать высоких напряжений. Как следствие – невозможность реза металла большой толщины (до 3 см).

Поэтому такие устройства распространены, по большей мере, на малых предприятиях и в небольших мастерских. Их принцип действия прост, поэтому агрегатом могут пользоваться младшие специалисты после проведения инструктажа, как работает аппарат.

Схема работы плазмореза

Итак, когда вы нажимаете на кнопку розжига, источник электрической энергии автоматически включается, и в резак попадает высокочастотный ток. Из-за этого появляется дежурная дуга между электродом и наконечником сопла. Температура дуги составляет от +6 000 до +8 000 градусов

Следует обратить внимание на то, что дуга между разрезаемым металлом и электродом появляется не сразу, на это требуется время

После этого в камеру резака начинает поступать воздух, находившийся в компрессоре (сжатый). Воздух начинает нагреваться при прохождении через камеру, в которой расположена дежурная дуга, и его становится больше в 100 раз. Помимо этого он начинает ионизироваться, по сути, превращаясь в токопроводящую среду, хотя воздух сам по себе является диэлектриком.

Сопло, которое сужено до 0,3 см создает плазменный поток, который вылетает из резака с большой скоростью (от 2 до 3 метров в секунду). Температура воздуха, который стал ионизированным, достигает до +30 000 градусов. С такой температурой воздух по проводимости становится таким же, как и проводимость металла. Как только плазма попадает на обрабатываемую поверхность, дежурная дуга выключается, но вместо нее включается рабочая. Плавление металлической заготовки производится в месте среза, откуда жидкий металл сдувается воздухом, который попадает в зону среза. Это и есть схема резки.

Топ-5 лучших плазморезов

Cebora Power Plasma 3035/M CNC ЧПУ 279-01

Профессиональный плазморез — надёжный, дорогой и производительный. Цены на этот агрегат начинаются от 141 000 рублей, однако он стоит каждой копейки от этой суммы. Аппарат оснащён высокочастотной системой поджига дуги и обеспечивает высокое качество реза в любых условиях и в течение любого времени. Максимальная потребляемая мощность составляет 2400 ватт, максимальный ток — 30 ампер, что позволяет обеспечить толщину реза до 15 мм. Для работы плазморезу нужен компрессор с производительностью до 60 литров в минуту и давлением в 3,5 бар.

Цена: ₽ 141 474

Cebora Power Plasma 3035/M

Fubag PLASMA 40

Ручной инвертор для плазменной резки полупрофессионального класса с полуавтоматическим управлением. Для поджига дуги используется высокая частота. Продолжительность включения при максимальном токе достигает 60%. Максимальный сварочный ток при непрерывной работе — 30 ампер. Режущий ток может настраиваться в пределах 20-40 ампер, что позволяет резать металл толщиной до 15 мм. Для работы плазморезу нужен компрессор, способный обеспечить подачу воздуха не менее 100 литров в минуту при давлении от 3,5 до 6 бар. Цена устройства — около 39 000 рублей.

Цена: ₽ 39 170

Fubag PLASMA 40

РЕСАНТА ИПР-40

Профессиональный ручной инвертор для плазменной резки. Выпускается под известным и заслуживающим доверия отечественным брендом. Оснащён высокочастотным поджигом дуги. Обеспечивает продолжительность включения при максимальном токе до 35%. Режущий ток может настраиваться в диапазоне от 15 до 40 ампер, что позволяет резать с помощью этого плазмотрона металл толщиной до 12 мм. Система воздушного охлаждения отличается простотой и надёжностью. Очень достойный и надёжный аппарат, отдать за который придётся относительно немного — менее 31 000 рублей.

Цена: ₽ 30 780

РЕСАНТА ИПР-40

Сварог REAL CUT 45 (L207)

Инвертор для плазменной резки полупрофессионального класса от российского бренда. Инструмент ручного типа, с воздушным охлаждением. Оснащён высокочастотной системой поджига дуги. Продолжительность включения при максимальном токе в 30 ампер составляет 60 %. Способен резать металл толщиной до 12 мм. Требует компрессора с расходом воздуха не менее 100 литров в минуту и давлением в пределах 4 бар. Корпус металлический, устойчивый к повреждениям. Отдать за такой производительный аппарат 23 500 рублей совершенно не жалко.

Цена: ₽ 23 590

Сварог REAL CUT 45

DGM CUT-40

Недорогой плазморез с высоковольтным контактным поджигом. Способен выдавать силу тока от 15 до 40 ампер, что позволяет ему резать черные металлы толщиной до 15 мм и цветные — до 9 мм. Работает с компрессором производительностью не ниже 150 литров в минуту и рабочим давлением в пределах 4,5-6 бар. Оснащён эргономичной рукоятью и складной ручкой для переноски. Продолжительность включения при 20 градусах составляет 60%. При цене в районе 16 500 рублей — один из наиболее доступных бытовых аппаратов для плазменной резки металлов.

Цена: ₽ 16 470

плазморез DGM CUT

Преимущества

Плазменные резаки для металла часто используются на строительных площадках и в частных мастерских. Востребованность объясняется преимуществами плазмореза:

1. С помощью плазмотрона можно обрабатывать разные виды металлов и сплавов.
2. Не нужно подготавливать рабочую поверхность. Высокого качества обработки можно достичь без очистки металла от ржавчины и краски.
3. При аккуратном и медленном ведении резака по обрабатываемой поверхности получается высокоточный рез. Не остаётся окалин и наплывов.
4. Даже при не большой толщине металлического листа, он не будет повреждён из-за сильного нагревания. Связано это с особенностями используемого оборудования.
5. С помощью плазмореза можно делать ровные, фигурные резы.

Во время работы плазмотрона практически не выделяется вредных веществ, что делает процесс обработки безопасным для здоровья.

Плазменная резка металлов — технологический процесс с использованием специального инструмента, который позволяет разрезать металлические листы. Выбор плазмотрона зависит от того, какие материалы будут обрабатываться. Если устройство выбрано неправильно, плазменная дуга не сможет разрезать металлическую заготовку.

Какой компрессор нужен для плазменной резки

При покупке компрессора для плазменной резки важно представлять себе список актуальных минимальных требований. В этом случае вы сможете не беспокоиться о корректности работе выбранного устройства

Любой компрессор характеризуется двумя качественными показателями – производительностью и давлением. Минимальный уровень производительности компрессора для плазменной резки составляет 400 л/мин, тогда как для давления этот показатель находится на уровне от 4 бар.

Большинство компрессоров продаются с «преднастроенным» изготовителями давлением на уровне 8 или 10 бар. То есть данный показатель можно при необходимости понизить. Тогда как при оценке производительности компрессора существуют свои тонкости. Также не стоит забывать еще об одном минимальном требовании – наличии ресивера, рассчитанного не менее чем на 50 л.

Чтобы не ошибиться при выборе модели компрессора, рекомендуется изучить паспорт, прилагающийся к выбранному вами плазморезу. В нем прописывается необходимая для данной модели производительность компрессора. Также стоит отталкиваться от таких характеристик, как:

Характер проводимых работ.

Если вы не используете плазменную резку в профессиональных целях, высока вероятность, что у вас любительский плазморез. А значит, нет необходимости в покупке дорогого компрессора. Вам будет достаточно и «поршневого китайца» для успешного выполнения кратковременных работ в течение нескольких лет.

Но в этом случае необходимо прибавлять примерно 50 % к указанной в документах производительности компрессора, поскольку обычно она не соответствует действительности. Нужно понимать, что существует разница в пределах 30 % по производительности на входе и на выходе сжатого воздуха. Также среди изготовителей считается нормальным завышать технические показатели в документации, чтобы опередить других представителей рынка.

При покупке профессионального плазмореза необходим промышленный компрессор. В противном случае работа устройства будет оставлять желать лучшего и вам придется обзавестись новым компрессором.

Режим работы.

Если предполагается, что в процессе резки аппарат будет время от времени включаться и выключаться в течение одной рабочей смены, лучше остановить выбор на поршневом компрессоре. Он действует в повторно-кратковременном режиме, то есть нагнетает сжатый воздух в ресивер через определенные интервалы: если уровень давления в ресивере снижается до минимального, компрессор снова его повышает.

Для крупного производства, работа на котором предполагает практически непрерывный раскрой металла, больше подойдет винтовой компрессор. Дело в том, что такая модель может использоваться круглые сутки.

Бюджет.

Может показаться, что выбор компрессора зависит от выделенной на эту цель суммы. Но, помимо самого устройства, придется приобрести хотя бы минимальную систему воздухоподготовки. Она позволит очищать воздух, в том числе удаляя из него избыток влаги, который вызывает износ сопла и катода горелки.

Роль устройства минимальной воздухоподготовки может играть комплект фильтров для удаления влаги. Если есть такая возможность, стоит задуматься о покупке безмасляного компрессора, так как он сможет обеспечить более качественный сжатый воздух. Отметим, что в продаже есть безмасляные модели спирального и поршневого промышленного типа.

Тип компрессора.

Поршневые и винтовые аппараты могут быть масляными и безмасляными. Грамотный выбор в данном случае является гарантией поступления качественного сжатого воздуха в устройство для плазменной резки. Здесь работает одно правило: чем выше качество воздуха, тем лучше функционирует плазморез и тем дешевле вам обойдется воздухоподготовка

Немаловажное достоинство безмасляного компрессора – относительно низкий уровень шума. А это может стать решающим фактором при выборе, если оператор вынужден весь рабочий день проводить около аппарата для плазменной резки

Индукционный резак

Для прохождения высокочастотной мощности, головка плазмотрона выполняется из диэлектрика. Например, используется кварцевый материал (стекло) или керамика. Это позволяет в качестве рабочего тела применять не только воздух, но и кислород, азот, аргон, водяной пар.

Индуктивно-связанная плазма характеризуется:

• высокой плотностью электронов;
• температурой ~ 6000K, — любое вещество переходит в атомарное состояние.

Высокая концентрация электронов и положительных ионов даёт преимущество при поверхностной обработке металлов, например, травлении. Индуктивная катушка находится вне активной зоны горения. Такое разделение позволило использовать для охлаждения воздух.

Индукционный плазмотрон — специфическое оборудование, применяемое для решения узких задач. С его помощью получают чистые порошковые металлы.

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.

Краткая характеристика плазмотрона:

Плазмотрон, именуемый также генератором плазмы – электротехническая конструкция, создающая плазму, используя высоковольтную дугу в разреженной газовой среде.

Практически любое вещество может находиться в твердом, жидком и газообразном агрегатном состоянии, в зависимости от воздействующей на него температуры. Даже твердые, в обычных условиях, предметы при сильном нагреве становятся жидкостью. Далее – газом, из атомов которого, при еще большем повышении температуры, начинают выпадать электроны, преобразуясь потом в ионы. Этой высокотемпературной газовой смеси дали название плазмы (четвертого состояния).

Первый опытный образец плазмотрона был создан в 50-х годах ХХ века, когда научились добывать тугоплавкие металлы. Для их обработки нужны были высокие температуры в ограниченных стесненных условиях, которые и смогли впоследствии воссоздать плазменные генераторы. А уменьшенным в разы вариантом разрядной камеры стала газовая горелка.

Полученным высокотемпературным потоком плазмы (15 000-30 000 0С и более) стали в основном обрабатывать и раскраивать материалы. Но у технологии появились и другие варианты применения. Например, плазмотроны начали выполнять функции мощных тепловых источников, помогающих получать ценные химические материалы.

Конструкция

Конструкция плазменного резака состоит из следующих компонент:

1. Плазмотрон, предназначенный для формирования плазменной струи. Имеет сложную конструкцию, изготавливается из тугоплавкого металла. Требуется подбор таких параметров: диаметра сопла, длины резака, угла подачи сжатого воздуха в область формирования плазмы.
2. Источник питания предназначен для поджига дуги. Должен иметь стабильные параметры по току и напряжению. Подбирают в зависимости от максимальной величины выходного тока, габаритов, размеров и веса.
3. Осциллятор, используемый для упрощения розжига дуги, стабилизации её горения. Имеет простую схему, поэтому может быть собран самостоятельно либо приобретён в сборе.
4. Компрессор для создания потока воздуха, подаваемого для охлаждения горелки, формирования направленного потока плазмы. Подходит практически любая модель. Чтобы не попала влага, потребуется установить осушитель.
5. Медный кабель с зажимом на конце для подключения массы.
6. Кабель-шланг, предназначенный для подключения горелки и поджига электрической дуги, а также для подачи сжатого воздуха. Может быть изготовлен путём укладки кабеля и кислородной трубки внутри поливочной гибкой трубки.

Необходимые комплектующие

Перед сборкой резака потребуется подготовить следующие комплектующие:

• источник питания;
• резак или плазмотрон;
• компрессор с осушителем или фильтром;
• осциллятор;
• электроды;
• шланги;
• кабели.

Подбор блока питания

Выбор источника электроэнергии для плазменной установки выполняется с учётом следующих критериев:

• максимальной толщины и типа разрезаемого металла;
• длительности проведения работ, времени горения дуги;
• требований к параметрам плазмы;
• стабильности тока, напряжения питающей сети;
• требований безопасности;
• необходимости расширения функциональности плазмореза.

Блок питания

Плазмотрон

Поскольку плазмотрон используется для генерации плазмы, к подбору его параметров нужно подходить грамотно. Важные параметры:

• стойкость к рабочим температурам;
• удобство пуска, настройки, остановки работы оборудования;
• небольшой вес, компактные размеры;
• срок службы;
• требования к обслуживанию;
• ремонтопригодность.

По типу стабилизации дуги плазмотроны бывают газового, водяного и магнитного вида.

При работе важно своевременно заменять электроды, чтобы максимально продлить срок службы сопла. Понять необходимость данной процедуры можно по ухудшению качества резки: нарушение точности, появлению поверхностных волн. Важно не перегревать плазмотрон, поскольку это может повлечь серьёзные поломки

Важно не перегревать плазмотрон, поскольку это может повлечь серьёзные поломки. Для создания плазмотрона потребуются следующие детали:

Для создания плазмотрона потребуются следующие детали:

• рукоятка из материала с низкой теплопроводностью, в которой есть отверстия под провода для электрода, трубок для газа;
• пусковая кнопка;
• подходящие по параметрам электроды;
• сопло нужного диаметра;
• изолятор;
• пружина для соблюдения расстояния от сопла до разрезаемого металла;
• наконечник с защитой от брызг расплавленного металла;
• завихритель потока;
• специальная насадка.

Осциллятор

Осциллятор применяется для выработки токов высокой частоты. Работает в режимах коротких импульсов или постоянного горения дуги. Предназначен для быстрого запуска плазмореза.

Конструктивно состоит из следующих элементов:

• выпрямителя;
• конденсаторов;
• блока питания;
• управляющей микросхемы;
• импульсного модуля;
• повышающего трансформатора;
• контроллера напряжения.

Электроды

Выбор электродов определяется на основе рабочих режимов резки, типа металла, требований к качеству работ. Для эксплуатации в небольших мастерских рекомендуется приобретать гафниевые электроды. Бериллиевые или ториевые могут формировать токсичные соединения.

Компрессор и кабель шланги

Модель компрессора подбирается на основе его технических параметров, требований к конструкции плазмореза. Он используется для создания воздушных потоков внутри рабочих каналов, охлаждения компонентов оборудования при непрерывной работе. Для регулировки подачи воздуха на выходе из компрессора устанавливается электрический клапан.

Внутри шлангов размещают кабель, трубку для сжатого воздуха. На массовом кабеле располагают щуп для обеспечения контакта с разрезаемым металлом и поджига стабильной дуги.