Плазморез из сварочного инвертора своими руками ...

Изготовление плазменного резака из инвертора своими руками

До недавнего времени, когда в домашних условиях возникала необходимость в резке металлических заготовок для различных нужд, у домашнего мастера выбор был не очень большим. Либо УШМ (угловая шлифовальная машина, в простонародье «болгарка»), либо газовый резак.

Но прогресс не стоит на месте, и относительно недавно для широких масс стало доступно принципиально иное средство для резки металла, более эффективное и удобное в эксплуатации. Речь идёт о плазменном резаке или, как его ещё иногда называют, плазморезе. Учитывая высокую стоимость бытовых плазменных резаков заводского изготовления вполне рациональной выглядит идея попытаться собрать этот прибор в домашних условиях. А для того чтобы убедиться в целесообразности этой идеи, можно сравнить технологические особенности производимых работ с помощью вышеперечисленных приспособлений.

Газовый резак. Обеспечивает возможность фигурного реза, но с очень низким качеством. Края реза получаются неровные, рваные, с кусочками расплавленного металла. Как правило, при толщине металла более 5−7 мм резать становится очень тяжело или практически невозможно.
Плазморез. Обеспечивает высококачественный, идеально чистый шов практически любой конфигурации и толщины. Положительным моментом применения плазмореза является полное отсутствие остаточной деформации металла после окончания процесса резки, чего нельзя сказать о двух первых способах.

Самодельный плазморез

Сборка плазмореза в домашних условиях очень напоминает собирание конструктора. Дело в том, что все без исключения составные элементы плазмореза относятся к достаточно сложным технологическим изделиям. Изготовление этих элементов в домашних условиях с нуля не только требует очень глубоких познаний в данном предмете и соответствующего дорогостоящего оборудования, но и является небезопасным в плане здоровья домашнего мастера.

Например, температура внутри камеры сгорания плазмотрона составляет порядка 20000−30000 градусов. Поэтому лучше купить элементы, из которых состоит плазморез, уже готовыми, с гарантией высокой надёжности, чем пытаться сделать дома из подручных средств и тем самым подвергать опасности не только свою жизнь, но и жизнь своих близких.

Совсем ничего не понимающим в металлообработке необходимо знать хотя бы элементарные вещи, например, то, что лазерный резак по металлу и плазменный резак по металлу — это не одно и то же.

Составляющие элементы

Любой плазморез состоит из следующих элементов:

Осциллятор. Выполняет роль стартера, который запускает предварительную дугу. Оптимальный вариант — осциллятор заводского изготовления марки ВСД-02. Как самостоятельно изготовить осциллятор читайте здесь.
Источник сжатого воздуха. Компрессор мощностью 2.00−3.00 атм и выше, в зависимости от мощности аппарата.
Резак, он же плазмотрон. Приобретается в готовом виде в соответствующем магазине. В крайнем случае можно взять резак для аргонной сварки и путём незначительных доработок переделать его в плазмотрон.
Комплект соответствующих шлангов для подвода газовой смеси к камере сгорания.
Комплект электрических кабелей для подвода электричества к трансформатору.

Инвертор или трансформатор

И у того, и у другого есть как положительные стороны, так и отрицательные. В конечном итоге выбор происходит в пользу конкретного устройства исходя из технических задач, которые ставятся перед будущим плазморезом.

Сварочный инвертор-полуавтомат

Наиболее оптимальное решение для личного гаража или небольшой мастерской.

Качество реза у инверторного плазмореза выше за счёт более высококачественной дуги.
Крайняя чувствительность к качеству подаваемой на него электроэнергии. Частые перепады напряжения в сети способны просто убить ваш инвертор за очень короткий промежуток времени, и никакая система защиты в этом случае не поможет.
Небольшая мощность, что не позволяет резать толстые листы металла.

Сварочный трансформатор

Более подходит для стационарных условий крупных мастерских или заводов.

Более длительный рабочий цикл (период работы без перерыва).
Не имеют ограничения по мощности, поэтому можно резать металл практически любой толщины.
Очень высокая масса, большие габариты и высокое энергопотребление.

Исходя из этих сравнительных характеристик домашние мастера чаще всего склоняются в сторону плазмореза из инвертора, собранного своими руками на базе сварочного инвертора.

Плазмотрон или резак

Основными компонентами плазморезки являются: два электрода, изолятор, разделяющий катодный и анодный узлы, и камера завихрения газовой смеси.

Вторым электродом является сопло. Оно, как правило, изготавливается из меди. В сопле имеется очень тонкое отверстие, через которое раскалённый газ вырывается наружу. Периодически этот элемент требует своей замены в силу того, что постоянно находится в зоне запредельно высоких температур. Поэтому оптимальным является иметь не одно сопло, чтобы в случае необходимости можно было быстро заменить вышедшее из строя.
Газ под давлением подаётся в камеру завихрения через прямой патрубок, расположенный сверху или сбоку от камеры. Предварительно нагнетается необходимое давление с помощью компрессора.

Принцип работы плазмотрона

Под давлением газ поступает в пространство между соплом и электродом. В момент включения осциллятора, в результате возникновения высокочастотного импульсного тока, между двумя электродами возникает электрическая дуга. Эта дуга носит название предварительной, и её задача — разогреть газ, находящийся в камере сгорания. Температура разогретого газа в камере относительно невысокая — порядка 5000−7000 градусов.

После того как предварительная дуга заполнит собой всё сопло, с помощью компрессора увеличивают давление подаваемого сжатого воздуха, в результате начинает происходить ионизация газа. Как следствие этого, газ расширяется в объёме, становится сверхпроводимым и разогревается до запредельно высоких температур порядка 20000−30000 градусов. Иными словами, газ превращается с плазму.

Под большим давлением плазма вырывается через узкое отверстие сопла наружу. В момент соприкосновения потока плазмы с поверхностью металла возникает вторая дуга — основная, или классическая. Роль второго электрода в этом случае берёт на себя сама плазма. Плазменная дуга мгновенно расплавляет металл в точке контакта. Под сильным напором сжатого воздуха расплавленный металл мгновенно выдувается, и в результате остаётся чистый рез.

Существуют два базовых условия, при соблюдении которых получается качественная резка с помощью плазмы:

Ток, подаваемый на электрод, должен обладать силой не менее 250 А.
Сжатый воздух подаётся в камеру сгорания со скоростью не менее 800−900 м/с.

Сложность изготовления плазмотрона

Схемы, чертежи для изготовления плазмореза своими руками очень легко найти в Интернете. Но плазменный резак очень сложно устроен и, кроме того, требует очень тонких настроек перед непосредственной эксплуатацией. Несмотря на обилие в Интернете соответствующих рекомендаций, чертежей и видеороликов, сделать плазмотрон дома технически крайне сложно. А если учесть, что затея эта ещё и крайне опасная для здоровья, то лучше от неё совсем отказаться и воспользоваться услугами «Али Экспресса» или ближайшего специализированного магазина.

Сборка из готовых комплектуюущих

Необходимо подключить сопло плазмореза к инвертору и компрессору. Осуществляется это посредством так называемого кабель-шлангового пакета. Оптимальным будет использовать для этих целей специальные зажимы и клемы, которые легко фиксируются и также легко снимаются.

Перед тем как начинается сборка, необходимо окончательно убедиться в совместимости всех комплектующих.

Порядок сборки достаточно прост:

Инвертор посредством электрического кабеля соединяется с электродом плазмореза.
Компрессор с помощью специального шланга присоединяется к рабочей камере плазмореза.

Практические рекомендации

Даже при сборке из уже готовых комплектующих цена конечного продукта будет на несколько порядков меньше, чем если покупать готовый плазменный резак. После того как аппарат будет собран и станок будет готов к работе, нужно позаботиться о расходных материалах и некоторых аспектах эксплуатации устройства.

Самой быстроразрушающейся деталью в плазменном резаке является медное сопло. Кроме того, толщина реза напрямую зависит от диаметра отверстия в сопле. Поэтому комплект медных сопел с разным диаметром выходного отверстия должен обязательно быть в запасе.
Необходимо достаточно точно определиться с задачами, которые стоят перед будущим плазморезом, и исходя из этого заранее подобрать соответствующую мощность инвертора. Учитывая высокую цену на инверторы, будет очень накладно эксплуатировать плазморез, обладающий излишней мощностью.
Необходимо всегда помнить, что температура рабочего участка плазмы составляет 20000−30000 градусов. Это крайне опасно и может привести к ЧП, если работающий плазморез окажется в руках несмышлёного ребёнка или психически невменяемого человека.
Крайне важно в процессе работы правильное образование вихревого потока. В противном случае во время работы плазменной горелки может образоваться так называемая двойная дуга, что может привести к разрушению устройства. Поэтому очень важно использовать плазменные резаки, изготовленные в заводских условиях, с соблюдением всех необходимых технических стандартов.

О том, как выбрать плазморез можно прочитать здесь.
О том, как выбрать плазморез можно прочитать здесь.
О том, как выбрать плазморез можно прочитать здесь.

Плазморез из сварочного инвертора своими руками

Плазменный резак часто используется сварщиками, когда нужно осуществлять резку металлических изделий. Совсем не обязательно использовать покупные изделия, которые продаются отдельно. Можно сделать плазморез из сварочного инвертора своими руками. Такой инструмент может хорошо подойти для бытового использования. Он обеспечивает рез высокого качества с тонким слоем прорезания. С его помощью можно осуществлять обработку различных заготовок с высоким уровнем аккуратности.

Плазморез из сварочного инвертора своими руками

Если вы решили сделать самодельный плазморез из сварочного инвертора, то в первую очередь следует обратить на силу тока. Его величина определяется источником питания. В данном случае инвертор является намного более предпочтительным вариантом, чем трансформатор, так как он предлагает более стабильную работу. Также у него экономичное энергопотребление, в отличие от прямого конкурента. Естественно, что по такому параметру, как толщина прорезаемой заготовки он уступает трансформатору. Во всех остальных параметрах инвертор оказывается более удобным. Он не столь массивен и габаритен, а коэффициент полезного действия у него заметно выше. Все это сказывается на качестве работы.

Чтобы собрать конструкцию полностью, можно применять готовые детали, которые продаются в соответствующих магазинах. Вполне возможно, что все комплектующие уже могут быть в наличии дома. Во время сборки нужно четко придерживаться схемы, а также построения отдельных ее элементов. Сопло желательно подбирать подлиннее, но не слишком длинное, так как со временем его нужно будет заменять из-за высокого износа.

Схема работы плазмореза

Плазморез из сварочного инвертора позволяет данному виду техники выполнять свое основное предназначение, а именно, подавать сильно разогретый воздух на металлические изделия. Температура может достигать более тысячи градусов, что приводит к нагреву кислорода. В результате нагрева он поступает на поверхность металлического изделия под давлением. Это приводит к разрезанию металла. Чтобы ускорить данную процедуру, следует обеспечить дополнительную ионизацию среды электрическим током.

Схема плазменного инвертора, его силовой части выглядит следующим образом:

Схема силовой части плазмореза

Схема плазменного инвертора (управления аппаратом) имеет следующий вид:

Схема плазменного инвертора

Конструкция плазмореза

Плазморез из сварочного инвертора можно сделать при наличии следующих деталей:

Компрессор – устройство, которое обеспечивает подачу мощного воздушного потока под давлением;
Плазмотрон – выглядит как обыкновенной сварочный резак, с его помощью производятся все основные процедуры по резке;
Электроды – с их помощью оснащаются некоторые виды техники, они служат для розжига дуги;
Сопло – это наиболее функциональный конструктивный элемент инверторного плазмореза, так как оно дает возможность определить вариант сложности работ, исходя из своей формы и других параметров;
Плазморез – элемент, выполняемый в виде косвенного или прямого воздействия.

Конструктивные элементы для сборки

Перед тем как самому сделать плазморез из сварочного инвертора, следует определиться с конструктивными элементами, так как их следует правильно подобрать.

Первым делом нужно обратить внимание на источник питания. В данном случае им выступает инверторный сварочный аппарат. Он обеспечивает подачу тока с заданными характеристиками на устройство. При отсутствии инвертора можно воспользоваться обыкновенным трансформатором.

Плазмотрон является основным элементом в конструкции, так что его подбирают с особой тщательностью. Мощность воздушного компрессора должна быть достаточно высокой, чтобы можно было резать достаточно толстые заготовки. Здесь нужно еще позаботиться о достаточной длине шлангов, чтобы процесс проходил удобно на любом расстоянии

Для плазмотрона нужно подобрать соответствующий электрод, который был бы сделан из подходящего материала. Наиболее подходящим вариантом является торий, бериллий, гафний и цирконий. Эти виды металла хорошо подходят по той причине, что во время нагрева они создают тугоплавкие пленки оксида на своей поверхности. Это обеспечивает высокий уровень защиты и предотвращает инструменты от разрушения.

От характеристик сопла зависит общий результат работы и ее качество. Одним из лучших вариантов является сопло с диаметром около 3 см. Длина влияет на качество и аккуратность исполнения разреза. Но если оно будет слишком длинным, то это приведет к его быстрому разрушению.

Ни один плазморез не обходится без компрессора. Он не только подает воздух под давлением, но и может служить как дополнительная система охлаждения.

Процесс изготовления резака своими руками

Плазморез из сварочного аппарата своими руками сделать не так уж сложно, при наличии соответствующих инструментов и материалов. Когда все элементы правильно подобраны и подготовлены к сборке, то можно приступать к сборке. Чтобы соединить компрессор, плазмотрон и источник питания, необходимо использовать особый кабель-шланговый пакет. В данном деле главное соблюдать правильный порядок.

Проверяется работоспособность сварочного инвертора, а затем от при помощи кабеля подключается к электроду, что обеспечивает создание дуги.
Сжатый воздух подается от компрессора через шланг.
Шланг соединяет компрессор и плазмотрон, который должен преобразовывать струю воздуха в плазму для резки.

Если все уже собрано, следует проверить работоспособность аппарата. Когда техника включена, то инвертор должен подавать высокочастотный ток на плазмотрон. В этот момент в зажигается дуга и ее температура может составлять, примерно, 6-8 тысяч градусов. Из патрубка подается воздух, который проходит через электрическую дугу. Его объем начинает увеличиваться до 100 раз. На данном этапе происходит ионизация электрической дуги.

Вся субстанция выводится из сопла, которое помогает сформировать узкий поток рабочей среды. Скорость подачи потока составляет до 3 м/с. В это же время рабочая температура повышается до 30 тысяч градусов Цельсия, что создает плазму. Когда плазма соприкасается с деталью, то дежурная дуга начинает гаснуть, а вместо нее зажигается режущая. Благодаря потоку воздуха все расплавленные детали металла сдуваются. Это обеспечивает получение аккуратного шва.

Во время работы следует обращать внимание, чтобы пятно дуги располагалось непосредственно по центру электрода. Чтобы поддерживать все в стабильном состоянии, здесь используется тангенциальная подача воздуха. Если во время работы произошли какие-либо нарушения воздушного потока, то качество резки начнет сильно ухудшаться.

Заключение

Как стало видно, создать плазморез из сварочного инвертора своими руками не составляет большого труда. Для этого может подойти практически любой доступный источник питания, будь то итальянские сварочные инверторы или отечественные. При самостоятельном создании используются зачастую покупные конструктивные элементы, что делает сам процесс более безопасным. Здесь не так уж много элементов для сборки и подобрать их по необходимым параметрам для специалистов не составит особого труда.

Самодельный плазморез

Бесспорно многие из нас видели видео на ютубе, где Виталий Богачев собрал плазменный резак из обычного сварочного аппарата дуговой сварки
Постараюсь объяснить простыми словами без всякого фанатизма. Виталий, удалил вторичную обмотку на сварочном трансформаторе и вместо нее намотал новую вторичную обмотку кабелем меньшего сечения, что бы поднять выходное напряжение до 200В. Следом установил диодный мост на радиаторы и дроссель намотанный на железе, походу от большего сварочного трансформатора. Подключил это дело к резаку.
Для продувки использовал обычный воздух накачиваемый компрессором

Вот первое видео в котором Виталий описал конструкцию прибора

Во втором видео Виталий показал как работает его самопальный плазменный резак. Видно, что резак режет метал до 8мм, но Виталий не показывает сам аппарат во время резки, даже элементарно зайти в это помещение и показать куда тянется рукав от резака, этого нет

Честно, ну очень меня поманила эта идея и захотелось собрать подобное устройство, но вот что насторожило. Почему заводские аппараты для плазменной резки стоят приличных денег, если в них нет ничего такого сложного, может в видео есть подвох и на самом деле видео для пиара

Думал и решил в общем посчитать, что же мне надо для сборки плазменного резака

Во первых нужен сварочный аппарат для дуговой сварки переменного тока 200А, а точнее таких аппаратов нужно пара. Первый трансформатор будет силовой, второй трансформатор будет в качестве дросселя. На сварочном трансформаторе три обмотки, две первичные обмотки 0-220-400В, а так же вторичная обмотка 40В. Вот что я планирую делать с этими трансформаторами, разрезать оба трансформатора, снять вторичную обмотку с первого и на ее место поставить первичку второго трансформатора, вот и должно у меня получится на вторичной обмотке 200В. Теперь о дросселе. Остается у меня железо со второго трансформатора, а так же две вторичные обмотки, которые можно одеть на второй сердечник и последовательно соединить. Должен получиться великолепный дроссель с пока неизвестной индуктивностью.
Посмотрел на эти сварочные трансформаторы в Яндекс маркете и нашел самый дешевый вариант по 2 376 ₽ за один. Значит за два с учетом доставки выйдет примерно 6,500Р.
Вот такие сварочные аппараты

Иду далее, нужны 4 диода напряжением от 600В, но лучше 1000В. Ток для диодов лучше выбрать побольше скажем 150А будет в самый раз. За этим делом обращусь ка я на AliExpress. Нашел подходящий диодный мостик на 150А 1600В на обратный пробой, такой хороший запас по обратному напряжению не будет лишний.

Цена на такой диодный мостик 770,33 руб., вот ссылка для покупки. Так же нужен радиатор для охлаждения диодного моста, лучше чем радиатор с процессора ПК идей нет, такой радиатор можно на барахолке купить за 100-200Р. И того 1000Р за выпрямитель

Для работы плазменного резака нужен компрессор, ну это дело решенное, самодельный компрессор давно собран. Компрессор это хорошо, а вот воздух должен быть чистым, без масла и влаги. Значит надо перед резаком ставить осушитель, который опять же лучше заказать с Китая. Приглянулся мне фильтр AF2000-02 G1/4 за 442,20 руб.

Осушитель выдерживает давление в 1.5 МПа, что вполне устраивает. Так же нужен клапан для управления, клапан буду использовать типа такого, цена на него 480Р. Вот ссылка

Так же для соединения между собой нужны штуцера диаметром 14 дюйма

Как вариант можно заказать 5 штучек за 276 руб. ссылка вот

Следующий компонент плазменного резака и пожалуй основной это сама горелка. Такая горелочка стоит немало у нас, но и в Китае просят за нее 2400Р.

Из того что предлагают Китайцы, это самый дешевый вариант. Заказать такой можно по ссылке. Так же для подключения этого рукава нужен штуцер, такой же как я показывал в статье про самодельный аргоновый сварочник. Что то найти толкового ничего не смог в интернете, поэтому прийдется заказывать у токаря. Это еще рублей 600-800

Еще несколько компонентов надо для полного комплекта.
Несколько релюшек для управления силовым трансформатором и клапанном газа.
Такие реле можно заказать из Китая по 100 рублей
Нужен блок питания 12В для питания клапана и реле
Такой блок питания стоит в Китае 232 р, купить можно по этой ссылке. Разъем под кнопку управления на держаке.

Этой кнопкой включается трансформатор, открывается клапан и включается осциллятор. С Китая такой стоит 66 рублей, комплект мама-папа. Так же для розжига дуги плазмы без контакта нужен высоковольтный осцилятор
Готовый модуль из Китая для питания от переменного напряжения 220В модуль стоит 1500 рублей, ссылка вот
Вроде все рассчитал 6500+1000+440+480+270+2400+800+100+230+66+1500+1000=15000 рублей.
Последняя тысяча на всякие мелочи которые могут понадобится в процессе сборки
Эксперимент мог бы быть реализован, но такую сумму не могу выделить.
Думал что сделать, ведь хочется проверить собрать плазморез самостоятельно, но пока денег нет!.
С ув. Эдуард