Плазморез принцип работы

Внимание! Даже самый маломощный бытовой резак плазменного типа обладает мощностью 4 кВт. Поэтому при подключении его в бытовую электрическую сеть, необходимо удостовериться, что она сможет выдержать такую нагрузку.

Что такое плазморез, как работает он? Если говорить об этом инструменте, то необходимо отметить, что он является прибором, который использует достаточно узкий круг сварщиков. Для одноразового применения плазменный резак нигде и никогда не применяется. Потому что существуют инструменты, с помощью которых можно провести отрезные операции, не прибегая к дорогому варианту, к примеру, болгаркой.

Но если требования к скорости и объему проводимых процессов достаточно жесткие, то без плазмореза не обойтись. Поэтому его используют в машиностроительной промышленности, в изготовлении больших металлических конструкций, при резке труб и прочего.

Так называемый ПВ (продолжительность включения) равен 100 %. Хотя у ручных аппаратов он может быть и 40 %, что означает следующее: 4 минуты плазморез работает, а 6 минут ему необходимо для того, чтобы остыть.
Работа плазмореза

Как устроен плазморез

Главными узлами плазмореза являются:

• Источник постоянного тока (трансформатор или инвертор);
• Плазмотрон (плазменный резак);
• Воздушный компрессор.

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.
Деталировка агрегата
Рабочий орган аппарата имеет сложное внутреннее устройство. В отличие от кислородно-ацетиленового резака, в случае плазменной сварки, он получил особое название – плазмотрон.

В его корпусе находятся следующие узлы:

• Сопло;
• Электрод;
• Изолятор;
• Узел приема сжатого воздуха.

Возбудителем электрической дуги является электрод. Материалами его изготовления, чаще всего, являются гафний, цирконий и бериллий. Эти редкие металлы имеют свойство образовывать тугоплавкие оксидные пленки, которые защищают электрод от разрушения под воздействием высоких температур. Однако, по своим экологическим характеристикам, гафний превосходит другие металлы, ввиду меньшей радиоактивности и применяется чаще остальных.

Сопло плазменного резака выполняет функцию создания высокоскоростного потока плазмы. Геометрическая конфигурация сопла определяет скорость работы и мощность плазмореза, а также качество получаемой кромки реза. Последний параметр зависит от длины сопла.
Воздушный компрессор нужен для получения сжатого воздуха требуемого давления. Помимо этого, он применяется еще и для охлаждения рабочих элементов плазмореза.

Источник питания, плазмотрон, и воздушный компрессор соединяет между собой комплекс кабелей и шлангов.

• CUT – разрезание;
• TIG – аргонодуговая сварка;
• MMA – дуговая сварка штучным электродом.

Так называемый ПВ (продолжительность включения) равен 100 %. Хотя у ручных аппаратов он может быть и 40 %, что означает следующее: 4 минуты плазморез работает, а 6 минут ему необходимо для того, чтобы остыть.
Работа плазмореза

Чтобы понять принцип работы плазмореза, необходимо ознакомиться с технологией плазменной резки.
Прежде всего, необходимо определиться с понятием плазмы, а также для чего она нужна. Плазма – это высокотемпературный ионизированный газ, обладающий высокой электропроводностью.
Технологический процесс резки плазмой основан на идее газоэлектрической горелки, работающей на основе сварочной дуги. Это достигается построением специальной электрической цепи в следующей последовательности:

• Вольфрамовый стержень соединяется с отрицательным полюсом источника постоянного тока;
• Положительный полюс источника постоянного тока соединяется с соплом горелки или изделием;
• Подача аргона или гелия в горелку.

Результатом этих операций становится загорание дуги между стержнем вольфрама и соплом. Образовавшаяся дуга подвергается сжатию под воздействием канала из жаропрочного сплава.

Вследствие этого, возникает очень высокое давление и происходит резкое повышение температуры дуги.
Возникновение потока плазмы генерирует вокруг себя сильное магнитное поле, еще сильнее сжимающее плазму и повышающее ее температуру.
Образовавшееся пламя плазмы достигает сверхвысоких температур: выше тридцати тысяч градусов Цельсия. Такое пламя в состоянии качественно как разрезать, так и сваривать любой материал.
Видео
В сюжете — Как работает плазморез

Особенности работы аппарата

Как работает плазморез, как его головка режет металл и из чего она состоит и сделана.

Как работает плазморез, как его головка режет металл и из чего она состоит и сделана.

Итак, приступим к подробному рассмотрению плазмореза. Обычно он состоит из нескольких элементов: источник питания, компрессор, плазмотрон или плазменный резак, кабель-шланговый пакет и массовый зажим. Элементов не много и все они доступны для потребителя.

Далее. Плазмотрон (или плазменный резак) является «сердцем» установки. Это устройство, с помощью которого разрезается заготовка. Устройство плазмотрона не очень простое. Состоит он из нескольких элементов: электрод,сопло­ , охладитель (изолятор) между ними, канал для подачи сжатого воздуха. Электрод является источником электрической дуги.

Сопло плазмотрона служит для направления и дозировки плазменной струи. От диаметра и длины сопла зависит точность, аккуратность и диаметр реза.

Компрессор нужен для подачи сжатого воздуха, который необходим как для формирования плазменной струи, так и для охлаждения плазмотрона. С помощью сжатого воздуха можно разрезать материалы толщиной до 5 сантиметров. Более толстые материалы требую использования других газов (например, гелий, аргон, кислород, водород, азот) или их смесей. Такие рабочие газы обычно используются в промышленных установках.

Кабель-шланговый пакет необходим для связывания компрессора, источника питания и плазмотрона. С помощью него собирается в единое целое вся система.

Теперь рассмотрим принцип работы плазмореза.

Вот сама схема плазмореза. Так более понятно как он устроен и как работает.

Надеюсь, я более-менее подробно ответил на Ваш вопрос. В данном ответе был рассмотрен общий принцип работы плазмореза и самая его простая конструкция для понимания принципа работы. Естественно, что есть и более усовершенствованные и сложные его схемы.

• Поверхность можно не обрабатывать, а резать вместе с краской, ржавчиной, налетом;

Если Вы еще задумываетесь о правильном выборе резки металлопроката, то стоит ознакомиться со всеми плюсами и минусами плазморезов:

• Точный рез (без наплывов в отличии газовой резки);

• Высокая стоимость станков;

• Обрабатывает практически все виды металлов (алюминий, нержавейка, чугун, углеродистая сталь, медь, сталь с частичным покрытием и др.);

• Не мобильное устройство. Заготовку необходимо располагать перпендикулярно. Отклонение приемлемо до 500 (в некоторых моделях всего до 100).

• Поверхность можно не обрабатывать, а резать вместе с краской, ржавчиной, налетом;

• Минимальная деформация даже для тонколистового металла;

• Безопасное использование (не приносит экологических загрязнений);

• Дает возможность вырезать разные фигуры;

• Высокая скорость обработки (в 4-10 раз больше других методов);

• Возможность обрабатывать металл до 50 мм.;

• Функция маркировки металла (не обязательно прожигать насквозь.

В то время, когда плазма начинает вырываться из сопла, происходит ее соприкосновение с поверхностью обрабатываемого металла, дежурная дуга в этот момент гаснет, а зажигается режущая. Она начинает разогревать заготовку в месте реза. Металл в результате этого плавится и появляется рез. На поверхности разрезаемого металла образуются небольшие частички расплавленного металла, сдуваемые с нее потоком воздуха. Таким образом осуществляется работа плазмотрона.

Как устроен плазморез

Этот аппарат состоит из следующих элементов:

• источник питания;
• воздушный компрессор;
• плазменный резак или плазмотрон;
• кабель-шланговый пакет.

Источник питания для аппарата плазменной резки осуществляет подачу на плазмотрон определенной силы тока. Представляет собой инвертор или трансформатор.

Инверторы довольно легкие, в плане энергопотребления экономные, по цене недорогие, однако, способны разрезать заготовки небольшой толщины. Из-за этого их применяют только в частных мастерских и на маленьких производствах. У инверторных плазморезов КПД на 30% больше, чем у трансформаторных и у них лучше горит дуга. Часто используют их для работ в труднодоступных местах.

Трансформаторы гораздо увесистее, тратят много энергии, но при этом имеют меньшую чувствительность к перепадам напряжения, и с их помощью разрезают заготовки большой толщины.

Плазменный резак считается главным элементом плазмореза. Его основными элементами являются:

• сопло;
• охладитель/изолятор;
• канал, необходимый для подачи сжатого воздуха;
• электрод.

Компрессор требуется для подачи воздуха. Принцип работы плазменной резки предусматривает применение защитных и плазмообразующих газов. Для аппаратов, которые рассчитаны на силу тока до 200 А, применяется только сжатый воздух как для охлаждения, так и для создания плазмы. Они способны разрезать заготовки толщиной в 50 мм.

Кабель-шланговый пакет используется для соединения компрессора, источника питания и плазмотрона. По электрическому кабелю от инвертора или трансформатора начинает поступать ток для возбуждения электрической дуги, а по шлангу осуществляется подача сжатого воздуха, который требуется для возникновения внутри плазмотрона плазмы.

Принцип работы

При нажатии на кнопку розжига начинается подача тока высокой частоты от источника питания (инвертора или трансформатора). В результате этого внутри плазмотрона образуется дежурная электрическая дуга, температура которой достигает 8 тыс. градусов. Столб этой дуги начинает заполнять весь канал.

После того как возникла дежурная дуга, в камеру начинает поступать сжатый воздух. Вырываясь из патрубка, он проходит через электрическую дугу, нагревается, при этом увеличиваясь в объеме в 50 или 100 раз. Кроме того, воздух начинает ионизироваться и перестает быть диэлектриком, приобретая свойства проводить ток.

Сопло плазмотрона, суженное книзу, обжимает воздух, создавая из него поток, которое начинает вырываться оттуда со скоростью 2 – 3 м/с. В этом момент температура воздуха часто достигает 30 тыс. градусов. Именно такой раскаленный ионизированный воздух и является плазмой.

В то время, когда плазма начинает вырываться из сопла, происходит ее соприкосновение с поверхностью обрабатываемого металла, дежурная дуга в этот момент гаснет, а зажигается режущая. Она начинает разогревать заготовку в месте реза. Металл в результате этого плавится и появляется рез. На поверхности разрезаемого металла образуются небольшие частички расплавленного металла, сдуваемые с нее потоком воздуха. Таким образом осуществляется работа плазмотрона.

Преимущества плазменной резки

Работы по резке металла часто осуществляются на стройплощадке, в мастерской или цеху. Можно использовать для этого автоген, но не всех это устраивает. Если объем работ, связанный с резкой металла, слишком большой, а требования, предъявляемые к качеству реза, очень высоки, то следует подумать о том, чтобы использовать плазменный резак, имеющим следующие достоинства:

Недостатки плазменной резки

Недостатки в работе плазменной резки тоже имеются. Первый из них – максимально допустимая толщина реза довольно небольшая, и у самых мощных агрегатов она редко бывает больше 80 – 100 мм.

Следующий недостаток – достаточно жесткие требования, предъявляемые к отклонению от перпендикулярности реза. Угол отклонения не должен быть больше 10 – 50 градусов и зависит это от толщины детали. Если случается выход за эти пределы, то возникает довольно существенное расширение реза, что в результате влечет за собой быстрый износ расходных материалов.

Кроме того, рабочее оборудование довольно сложное, что делает совершенно невозможным использование двух резаков одновременно, которые подключаются к одному аппарату.

Самостоятельно сделать плазморез несложно, если изучить необходимый теоретический материал, просмотреть обучающее видео и правильно подобрать все необходимые элементы. При наличии в домашней мастерской такого аппарата, собранного на основе серийного инвертора, может качественно выполняться не только резка, но и плазменная сварка своими руками.

Конструкция плазменного резака и рекомендации по его изготовлению

Первое, что необходимо сделать перед изготовлением плазмотрона, – это подобрать для него соответствующий электрод. Наиболее распространенными материалами, из которых делают электроды для выполнения плазменной резки, являются бериллий, торий, цирконий и гафний. На поверхности данных материалов при нагревании формируются тугоплавкие оксидные пленки, которые препятствуют активному разрушению электродов.

Сменные насадки для плазмотрона

Некоторые из вышеперечисленных материалов при нагревании могут выделять опасные для здоровья человека соединения, что следует обязательно учитывать, выбирая тип электрода. Так, при использовании бериллия формируются радиоактивные оксиды, а испарения тория при их соединении с кислородом образуют опасные токсичные вещества. Совершенно безопасным материалом, из которого делают электроды для плазмотрона, является гафний.

За формирование струи плазмы, благодаря которой и выполняется резка, отвечает сопло. Его изготовлению следует уделить серьезное внимание, так как от характеристик данного элемента зависит качество рабочего потока.

Строение сопла плазменной горелки

Наиболее оптимальным является сопло, диаметр которого составляет 30 мм. От длины данного элемента зависит аккуратность и качество исполнения реза. Однако слишком длинным сопло также не стоит делать, поскольку это способствует слишком быстрому его разрушению.

Как уже говорилось выше, в конструкции плазмореза обязательно присутствует компрессор, формирующий и подающий к соплу воздушный поток. Последний необходим не только для формирования струи высокотемпературной плазмы, но и для охлаждения элементов аппарата. Использование сжатого воздуха в качестве рабочей и охлаждающей среды, а также инвертора, формирующего рабочий ток силой 200 А, позволяет эффективно разрезать металлические детали, толщина которых не превышает 50 мм.

Выбор газа для плазменной резки металла

Для того чтобы приготовить аппарат для плазменной резки к работе, необходимо соединить плазмотрон с инвертором и воздушным компрессором. Для решения такой задачи используется кабель-шланговый пакет, который применяют следующим образом.

• Кабелем, по которому будет подаваться электрический ток, соединяются инвертор и электрод плазмореза.
• Шлангом для подачи сжатого воздуха соединяют выход компрессора и плазмотрон, в котором из поступающего воздушного потока будет формироваться струя плазмы.

• Сталь и сплавы на ее основе требуют 4 ампера на каждый миллиметр толщины. То есть, для разрезания 10-миллиметрового куска металла потребуется сила тока минимум 40 ампер.
• Для цветного металла нужно 6 ампер на каждый миллиметр. Для тех же 10 миллиметров, но уже медной детали, понадобится 60 ампер.

Какой плазморез выбрать?

Чтобы понять, как правильно выбрать плазморез, который будет подходить для решения ваших задач, нужно разобраться с несколькими критериями выбора.

Выбор плазмореза по техническим характеристикам

Тип металла и его толщина

Чтобы разрезать цветной металл, потребуется сила тока, в 1,5 раза превышающая значение необходимого тока для той же толщины черного металла:

• Сталь и сплавы на ее основе требуют 4 ампера на каждый миллиметр толщины. То есть, для разрезания 10-миллиметрового куска металла потребуется сила тока минимум 40 ампер.
• Для цветного металла нужно 6 ампер на каждый миллиметр. Для тех же 10 миллиметров, но уже медной детали, понадобится 60 ампер.

Рабочий цикл

В технических характеристиках каждого плазмореза при покупке указывается максимальная продолжительность работы без перерыва. Если необходимо работать подолгу (продолжительность включения от 80%), то необходимо выбрать мощную модель.

Моменты, которые нужно учитывать при выборе

• Плазморезы, даже с небольшой силой тока, потребляют около 4 кВт. При включении оборудования в бытовой сети убедитесь, что она сможет выдержать такую нагрузку.
• После того, как вы рассчитали необходимые технические характеристики, исходя из толщины разрезаемого металла, добавьте к ним около 30%. Это позволит использовать оборудование не на предельных мощностях. Такой подход обеспечит щадящий режим эксплуатации и продлит срок жизни плазмореза.
• Чтобы работать было удобнее, выбирайте длину плазмотрона примерно равную расстоянию от аппарата до места работы. Если вы выберете чересчур длинный шланг, «с запасом», работать будет неудобно, так как он будет путаться. Кроме того, чем длиннее шланг, тем больше будет теряться давление воздуха.

Любой плазморез оснащен плазмотроном. Речь идет о плазменном резаке, подключенном кабелем и шлангом к основному аппарату. Все плазмотроны могут иметь прямое либо косвенное действие. В первом случае заготовка включается в электрическую цепь. Если же планируется обработка неметаллических деталей, то подойдет изделие косвенного действия.

Принцип работы плазмореза

Прежде всего, необходимо понимать, что плазма представляет собой воздух, нагретый при помощи электрической дуги до температуры на уровне 30000°C. При этом воздух имеет ионизированное состояние, а значит, он перестает быть диэлектриком. Благодаря проведению тока происходит расплавление металла и его выдувание из области среза.

Любой плазморез оснащен плазмотроном. Речь идет о плазменном резаке, подключенном кабелем и шлангом к основному аппарату. Все плазмотроны могут иметь прямое либо косвенное действие. В первом случае заготовка включается в электрическую цепь. Если же планируется обработка неметаллических деталей, то подойдет изделие косвенного действия.

Возможности плазмотрона зависят непосредственно от сопла. Изделия с большим диаметром могут пропускать значительное количество воздуха, а значит, скорость нарезки будет значительной. Чаще всего при плазменной резке применяются сопла диаметром до 3 мм. Длина элемента составляет 9–12 мм. Если использовать действительно длинное устройство, то качество среза будет очень высоким, однако само сопло может быстро износиться. Оптимальным считается показатель, превышающий диаметр в 1,5 раз.

Внутри плазмотрона расположен металлический стержень, выполненный из гафния. Этот элемент выступает в роли электрода.

В процессе плазменной резки часто используется исключительно воздух, представляющий собой защитный и плазмообразующий газ одновременно. При этом возможно незначительное окисление поверхности. Чтобы избежать такого последствия, в некоторых промышленных агрегатах может дополнительно использоваться кислород, гелий, водород и прочие газы.

Для аппарата в качестве источника питания может быть использован:

После включения плазмореза, образуется поток ионизированного воздуха под высокой температурой. Одновременно формируется электрическая дуга, которая локально разогревает заготовку – метал плавиться, после чего образуется рез. В этот период температура плазмы составляет до 30 градусов по Цельсию. Частички расплавленного металла сдуваются с поверхности предмета потоком воздуха, который исходит из сопла.

При помощи плазменной резки может быть обработан любой тип металла, если его толщина не превышает 220 мм.

Аппарат начинает действовать после зажигания плазмообразующего газа (от искры в контуре электрической дуги). Искра воспламеняет газ, он ионизируется и преобразовывается в плазму. У нее очень высокая скорость выхода – от 800 до 1500 м/с.

Есть три вида плазменной резки , которые отличаются в зависимости от среды применения:

1. Простой. Используется исключительно воздух и электрический ток.
2. С защитным газом. Кроме плазмообразующего, применяется еще и защитный газ, который отгораживает зону реза от воздействия окружающей среды.
3. С водой. Вместо защитного газа используется вода, которая выполняет те же функции. Она также охлаждает плазмотрон и вбирает в себя опасные вещества.

Помимо высокой эффективности, плазменная резка обладает еще и безопасностью. Все компоненты и материалы абсолютно пожаробезопасные.

Плазменная резка может осуществляться двумя основными способами:

1. Плазменно-дуговой. Обрабатываемая поверхность замыкается в проводящий контур.
2. Резка плазменной струей. Металл не включается в проводящий контур. Такой способ можно использовать при наличии стороннего образования с высокой температурой. Его применяют для резки металлов, которые не проводят электрический ток.

Плазменная резка является довольно универсальным инструментом, поэтому у нее очень широкая сфера применения. Ее используют на разных отраслях промышленности для обработки таких предметов и материалов, как трубы, чугун, сталь, бетон и пр.

Последняя образуется за счет поступления газа, его нагрева и ионизации.

Сфера применения плазменной резки очень разнообразна, благодаря своей универсальности и диапазону обрабатываемых металлов и металлических сплавов. Автоматизированная и ручная плазменная резка материалов широко применяется на предприятиях и во многих отраслях промышленности для выполнения обработки:

• труб;
• истового металла;
• чугуна;
• стали (в т.ч. нержавеющей);
• бетона;
• отверстий;
• фигурной и художественной резки.

После того как возникла дежурная дуга, в камеру начинает поступать сжатый воздух. Вырываясь из патрубка, он проходит через электрическую дугу. нагревается, при этом увеличиваясь в объеме в 50 или 100 раз. Кроме того, воздух начинает ионизироваться и перестает быть диэлектриком, приобретая свойства проводить ток.

Плазменную резку очень часто используют в таких отраслях промышленности, как судостроение, машиностроение, а также при изготовлении металлоконструкций, коммунальной сфере и т. п. Кроме этого, плазморез довольно часто используется в частной мастерской. С его помощью быстро и качественно разрезают любой материал, проводящий ток, и некоторые нетокопроводящие материалы – дерево, камень и пластик.

Как устроен плазморез

Этот аппарат состоит из следующих элементов:

• источник питания;
• воздушный компрессор;
• плазменный резак или плазмотрон;
• кабель-шланговый пакет.

Источник питания для аппарата плазменной резки осуществляет подачу на плазмотрон определенной силы тока. Представляет собой инвертор или трансформатор.

Инверторы довольно легкие, в плане энергопотребления экономные, по цене недорогие, однако, способны разрезать заготовки небольшой толщины. Из-за этого их применяют только в частных мастерских и на маленьких производствах. У инверторных плазморезов КПД на 30% больше, чем у трансформаторных и у них лучше горит дуга. Часто используют их для работ в труднодоступных местах.

Трансформаторы гораздо увесистее, тратят много энергии, но при этом имеют меньшую чувствительность к перепадам напряжения, и с их помощью разрезают заготовки большой толщины.

Плазменный резак считается главным элементом плазмореза. Его основными элементами являются:

Принцип работы

При нажатии на кнопку розжига начинается подача тока высокой частоты от источника питания (инвертора или трансформатора). В результате этого внутри плазмотрона образуется дежурная электрическая дуга, температура которой достигает 8 тыс. градусов. Столб этой дуги начинает заполнять весь канал.

После того как возникла дежурная дуга, в камеру начинает поступать сжатый воздух. Вырываясь из патрубка, он проходит через электрическую дугу. нагревается, при этом увеличиваясь в объеме в 50 или 100 раз. Кроме того, воздух начинает ионизироваться и перестает быть диэлектриком, приобретая свойства проводить ток.

Сопло плазмотрона, суженное книзу, обжимает воздух, создавая из него поток, которое начинает вырываться оттуда со скоростью 2 – 3 м/с. В этом момент температура воздуха часто достигает 30 тыс. градусов. Именно такой раскаленный ионизированный воздух и является плазмой.

В то время, когда плазма начинает вырываться из сопла, происходит ее соприкосновение с поверхностью обрабатываемого металла, дежурная дуга в этот момент гаснет, а зажигается режущая. Она начинает разогревать заготовку в месте реза. Металл в результате этого плавится и появляется рез. На поверхности разрезаемого металла образуются небольшие частички расплавленного металла, сдуваемые с нее потоком воздуха. Таким образом осуществляется работа плазмотрона.

Преимущества плазменной резки

Работы по резке металла часто осуществляются на стройплощадке, в мастерской или цеху. Можно использовать для этого автоген, но не всех это устраивает. Если объем работ, связанный с резкой металла, слишком большой, а требования, предъявляемые к качеству реза, очень высоки, то следует подумать о том, чтобы использовать плазменный резак, имеющим следующие достоинства:

Недостатки плазменной резки

Недостатки в работе плазменной резки тоже имеются. Первый из них – максимально допустимая толщина реза довольно небольшая, и у самых мощных агрегатов она редко бывает больше 80 – 100 мм.

Следующий недостаток – достаточно жесткие требования, предъявляемые к отклонению от перпендикулярности реза. Угол отклонения не должен быть больше 10 – 50 градусов и зависит это от толщины детали. Если случается выход за эти пределы, то возникает довольно существенное расширение реза, что в результате влечет за собой быстрый износ расходных материалов.

Кроме того, рабочее оборудование довольно сложное, что делает совершенно невозможным использование двух резаков одновременно, которые подключаются к одному аппарату.

Заключение

Принцип работы плазменной резки довольно прост. Кроме того, аппарат, который используется для этого, имеет большое количество преимуществ, в несколько раз превосходящие имеющиеся недостатки. Если его правильно эксплуатировать, то можно существенно сэкономить время и получить качественный результат.