Plazmová řezačka z invertoru vlastníma rukama: výkresy, výrobní pokyny.

Použité komponenty různých strojů a nástrojů jsou ideální pro vytváření užitečných domácích gadgetů vlastníma rukama. Pokud máte nepotřebný svařovací invertor, můžete si z něj vyrobit domácí plazmovou řezačku nebo mikroplazmovou svářečku. Tato publikace se bude podrobně zabývat tím, jak převést zařízení pro výrobu nerozebíratelných spojů svařováním kovu na zařízení, které dokáže řezat silný materiál.

Výběr prvků

Chcete-li vyrobit plazmovou svařovací jednotku, musíte získat:

• zdroj stejnosměrného proudu;
• plazmový hořák (řezačka);
• kompresor s kapacitou 2-2,5 atmosféry;
• kabelová hadice;
• zemnící kabel.

Podívejme se na každou z komponent podrobněji.

Zdroj energie

Pokud otázka výběru typu zdroje není zásadní, měli byste zvolit střídač.

Lehký, kompaktní přístroj pracuje z domácího zdroje 220 V.

Velmi snadno se nastavuje a spotřebovává málo elektřiny. Většina domácích svařovacích invertorů má provozní koeficient 50 % nebo vyšší. Mají chladicí systém. Desky se oproti přístrojům s jiným vybavením moc nezahřívají.

V některých případech lze jako zdroj energie pro plazmovou řezačku použít svařovací transformátor, který přeměňuje střídavý elektrický proud na svařovací proud. Je výkonnější a umožňuje řezat kov až do 100 milimetrů. Je snazší upravit transformátor než jiné usměrňovače.

Má však řadu negativních vlastností pro použití doma:

• těžký;
• velký;
• pracuje na 3-fázový elektrický proud 380 V;
• spotřebuje hodně elektrické energie;
• má nízký koeficient účinnosti.

Plazmové řezačky na bázi invertoru lze díky jejich kompaktnosti a nízké hmotnosti použít k provádění prací i v těch nejhůře přístupných místech, což u nadměrně velkých a těžkých svařovacích transformátorů není možné.

Velkou výhodou invertorových zdrojů je, že mají vysoký faktor účinnosti. Díky tomu jsou poměrně hospodárné z hlediska spotřeby elektrické energie zařízeními. Jedinou nevýhodou použití invertorových plazmových řezaček je obtížnost řezání příliš silných materiálů.

Fréza

Řezačka (plazmový hořák, plazmový generátor) je mimořádně důležitým zařízením s komplexní konstrukcí. V plazmovém hořáku se vlivem elektrického proudu a laminárního proudění (usměrněné proudění vzduchu) vytváří plazmový paprsek. Výběr plazmového hořáku musí být proveden s maximální pečlivostí, protože se jedná o klíčový konstrukční prvek.

Jednou z možností pro vytvoření takového zařízení je vyrobit jej z běžného argonového obloukového svařovacího hořáku. Obsahuje většinu požadovaných komponent:

• 4mm wolframová elektroda s funkcí nastavení polohy;
• kabel a svorka pro připojení elektrického proudu k němu pro svařování;
• vodicí kanály a objímku pro přívod plynu do trysky.

K jeho vylepšení potřebujete:

• vyjměte tenkostěnnou mosaznou trysku;
• našroubujte na jeho místo izolační fluoroplastové těsnění ve formě válce se závity uvnitř a vně válce;
• na horní těsnění našroubujte mosazné tělo s měděným držákem trysky;
• připevněte kabel pro pomocný elektrický oblouk k tělu svorkou nebo jej připájejte;
• Umístěte spínač s okamžitým mechanismem do rukojeti, který zapíná režim řezání.

Oscilátor

Toto zařízení samo o sobě neprodukuje elektrický proud nebezpečný pro lidské zdraví a navíc není schopno vytvořit elektrický oblouk pro svařování nebo řezání kovu. Je nezbytný pro kvalitní zapálení oblouku a jeho stabilizaci. Zařízení je sestaveno podle jednoduchého schématu. Pokud však nejste kompetentní v rádiovém inženýrství, lze takový blok zakoupit hotový.

Poznámka! Místo oscilátoru je možné použít elektronické zapalování automobilu.

Kompresor

Nejčastěji používaným pracovním plynem je stlačený vzduch. Lze jej použít pro řezání téměř všech slitin a kovů. Dodavatel stlačeného vzduchu je kompresor. Může mít jakoukoli strukturu, minimální produktivita závisí na tloušťce kovu:

• 16 mm – 140 l/min;
• 20 mm – 170 l/min;
• 30 mm – 190 l/min.

Pro stabilnější provoz je nutný přijímač s kapacitou minimálně 50 litrů. Tlak generovaný kompresorem musí být vyšší než 4,5 bar.

Kabel-hadice

Pro provoz vzduchem chlazené plazmové řezačky je nutná kabelová hadice. Zahrnuje následující prvky.

1. Elektrický kabel. Jeho průřez závisí na jmenovité kapacitě jednotky. Při elektrickém proudu 50 A, který vystačí na řezání kovu o tloušťce 10 mm a kabelu s PVC izolací, je to rovných 6 mm. Při použití kabelu s tepelně odolnou izolací se průřez úměrně zmenší. Potřebujete 2 tyto kabely – jeden pro elektrodu a druhý pro zem.
2. Kabel pro pomocný elektrický oblouk. Stačí průřez 1,5 mm. Z hlediska dovolené teploty ohřevu je možný tenčí kabel, který však nemá dostatečnou mechanickou pevnost.
3. Hadice pro připojení vzduchu. Vnitřní průměr – 10 milimetrů.
4. Zapojení pro připojení spínače s mžikovým mechanismem.

Kabelovou hadici si můžete vyrobit sami tak, že do ní vložíte kyslíkovou hadici a elektrický kabel, např. hadici na přívod vody příslušného průměru. Stále je však vhodné zakoupit již hotový hadicový balíček, který bude mít všechny prvky pro připojení k plazmovému hořáku a k zařízení.

Zemnící kabel

Zemnící kabel, předem připojený k produktu, pomáhá uzavřít elektrický oblouk na řezané části, což umožňuje práci plazmové řezačky. Na konci má svorku pro připevnění k řezanému kovu.

Sestavení přístroje

Sestavení domácího plazmového řezacího stroje spočívá v sestavení všech součástí s hadicemi a kabely:

• kabely pro zem, pomocný oblouk a elektrodu se připojí k příslušným svorkám na svařovacím invertoru;
• vzduchová hadice je připevněna k přijímači kompresoru;
• Kabeláž k momentovému spínači na rukojeti je připojena k řídicímu obvodu.

Test

Pro testování sestavené jednotky je nutné provést zkušební řez kovu:

• napájení měniče;
• po 10 minutách vypněte a zkontrolujte ohřev;
• pokud se nezahřeje, znovu zapněte napájení;
• spusťte kompresor;
• po naplnění přijímače otevřete vzduchový ventil a pošlete proud vzduchu přes plazmový generátor;
• stisknutím tlačítka spínače s mžikovým mechanismem vybuďte pomocný elektrický oblouk;
• Pokud je to možné, proveďte zkušební řez kovu.

Po dokončení kontroly odpojte zařízení od napájení a znovu zkontrolujte všechny součásti, zda se nezahřívají.

Tipy pro provoz

Pro efektivní a dlouhodobý provoz domácí plazmové řezačky ze svařovacího invertoru je nutné vzít v úvahu doporučení profesionálů ohledně použití jednotky.

• Je vhodné mít nějaké množství těsnění, která se používají pro připojení hadic. Jejich přítomnost je třeba kontrolovat zejména při častém přenášení zařízení. V určitých situacích absence požadovaného těsnění znemožní provoz jednotky.

• Vzhledem k tomu, že je tryska plazmového hořáku vystavena vysokým teplotám, časem se opotřebovává a stává se nefunkční. Proto je nutné se předem postarat o nákup náhradních trysek.

• Při výběru dílů pro plazmovou řezačku byste měli vzít v úvahu, jaký výkon chcete, aby zařízení mělo. V první řadě to souvisí s výběrem správného měniče.

• Při výběru elektrody pro plazmový hořák, pokud ji vytváříte sami, byste měli zvolit materiál, jako je hafnium. Při zahřívání tento materiál nevypouští látky, které mají toxický účinek na člověka a životní prostředí.

Ať už je to jakkoli, důrazně se doporučuje zakoupit hotové řezačky vyrobené v závodě, u kterých jsou zachovány všechny vlastnosti víření proudění vzduchu.

Domácí řezačka neposkytuje vysoce kvalitní řezání a rychle se stává nefunkční.

Při práci s plazmovým řezacím strojem je pro dosažení optimálních výsledků nutné dodržovat následující doporučení:

• neustále sledovat správný směr proudění plynové plazmy;
• kontrolovat přesnost výběru zařízení podle tloušťky kovového výrobku;
• sledovat stav spotřebního materiálu plazmového hořáku;
• řídit vzdálenost mezi plazmovým paprskem a obrobkem;
• neustále sledujte použitou rychlost řezání, abyste zabránili tvorbě vodního kamene;
• v případě potřeby diagnostikujte stav systému přívodu pracovního plynu;
• eliminovat vibrace elektrického plazmového řezání;
• udržovat čistotu a pořádek na pracovišti.

Pokud jde o bezpečnostní pravidla, práce musí být prováděna ve speciálně navrženém oděvu, který chrání před postříkáním roztaveným kovem. Pro ochranu očí byste navíc měli nosit chameleonské svářečské brýle.

Ještě více informací o zařízení domácí plazmové řezačky se dozvíte v následujícím videu.

Vyrobit plazmovou řezačku z invertoru vlastníma rukama je úkol, který zvládne téměř každý správný majitel. Jednou z hlavních výhod tohoto zařízení je, že po řezání takovým zařízením není potřeba dodatečné opracování hran plechů.

Přímo působící zařízení

V současné době existuje mnoho různých typů ručních plazmových řezaček a také mnoho různých způsobů práce. Jednou z takových instalací je řezačka s přímým principem činnosti. Provoz tohoto typu zařízení je založen na použití elektrického oblouku. Tento oblouk má tvar válce, do kterého je přiváděn proud plynu. Díky této neobvyklé konstrukci může toto zařízení dosáhnout kolosální teploty přibližně 20 000 stupňů. Toto zařízení je navíc schopno nejen vyvinout obrovské teploty, ale také rychle ochladit další pracovní prvky.

Nepřímý akční aparát

Instalace s nepřímou akcí se nepoužívají tak často jako instalace s přímou akcí. Celé je to v tom, že se vyznačují nižším koeficientem výkonu, tedy účinnosti.

Konstrukce těchto nástrojů je také zcela specifická a spočívá v tom, že aktivní body obvodu jsou umístěny buď na potrubí nebo na speciální wolframové elektrodě. Tato zařízení se stala poměrně široce používána, když je nutné stříkat nebo zahřívat kovové části. Tento typ zařízení se však nepoužívá jako plazmová řezačka. Nejčastěji se používají k opravě automobilových komponentů bez jejich vyjmutí z krytu.

Mezi zvláštnosti takových fréz také patří skutečnost, že mohou fungovat pouze tehdy, pokud je k dispozici vzduchový filtr a chladič. Přítomnost vzduchových filtrů v tomto zařízení zajišťuje delší životnost takových prvků, jako je katoda a anoda, a také ovlivňuje zrychlení procesu spouštění mechanismu.

Design ručního nástroje

Abyste zajistili, že plazmová řezačka z invertoru bude provádět všechny potřebné funkce vlastníma rukama, musíte pochopit základní princip fungování. Celá funkčnost zařízení závisí na přívodu vysoce ohřátého vzduchu z řezačky na plech. Teplotní podmínky, které je třeba vytvořit, jsou několik desítek tisíc stupňů. Když se kyslík zahřeje na takové limity, je pod tlakem přiváděn z frézy na povrch, který je třeba řezat. Právě tento proces práce je zásadní. Řezání plechů se provádí pomocí vysoce zahřátého kyslíku pod vysokým tlakem.

Pro urychlení tohoto procesu je nutné počítat s ionizací elektrickým proudem. Je také důležité si uvědomit, že můžete prodloužit životnost plazmové řezačky vyrobené vlastními rukama z měniče, pokud zařízení obsahuje nějaké další díly.

Další prvky

Existuje celkem pět hlavních prvků, které musí být součástí konstrukce plazmové řezačky.

• První a hlavní částí je plazmový hořák. Právě tento prvek je zodpovědný za provádění všech hlavních funkcí frézy.
• Následuje plazmová řezačka. Návrh tohoto prvku lze provést dvěma způsoby – přímým nebo nepřímým. Rozdíl mezi těmito konstrukcemi je popsán výše.
• Důležitá je také přítomnost elektrod jako spotřebního materiálu pro plazmové řezání.
• Jednou z nejdůležitějších částí byla tryska. Konfigurace tohoto konkrétního prvku umožňuje řemeslníkovi pochopit, jaký druh plechu je tato řezačka určena k řezání.
• Kompresor. Nezbytnost tohoto detailu je celkem pochopitelná. Protože řezání vyžaduje přívod kyslíku pod vysokým tlakem, je přítomnost tohoto zařízení životně důležitá pro fungování stroje jako celku.

Výběr dílů

Chcete-li vyrobit plazmovou řezačku vlastníma rukama z invertoru, musíte se rozhodnout, z jakých prvků ji vytvořit.

Část, která bude vytvářet potřebný výkon pro řezání, může být invertor nebo transformátor. Při výběru tohoto prvku zařízení je velmi důležité pochopit, jakou tloušťku kovu bude třeba řezat. Právě tloušťka kovu bude zásadním faktorem, který ovlivní výběr tohoto dílu. Vzhledem k tomu, že montujeme ruční řezačku, je samozřejmě lepší pořídit si svařovací invertor. Jeho výkon je o něco menší než výkon transformátoru, ale je mnohem lehčí a ušetří spoustu elektřiny.

Druhým důležitým detailem bude volba mezi plazmovou řezačkou nebo plazmovým bodem. Hlavním kritériem výběru zde bude stejný faktor jako při výběru svařovacího invertoru, tedy tloušťka kovu. Je však třeba zvážit ještě jednu nuanci. Zařízení s přímou akcí je určeno pro práci s prvky schopnými vést proud. Nepřímý prvek se nejčastěji instaluje v případech, kdy je nutné pracovat bez věcí, které využívají proud.

Dalším důležitým prvkem je kompresor. Jeho výběr je již jednodušší, protože jediným důležitým požadavkem je výkon, který musí odpovídat dříve vybraným dílům.

Posledním detailem je paket kabel-hadice. Je určen ke spojení všech výše uvedených částí.

Princip

Aby bylo možné vytvořit dobrý pracovní nástroj tohoto typu, je velmi důležité porozumět principu činnosti a struktuře plazmové řezačky. Toto zařízení funguje následovně:

1. Při spuštění zařízení začne zdroj proudu generovat požadované napětí, které je přenášeno kabely do hořáku.
2. Plazmový hořák (řezací hořák) má dva hlavní prvky – katodu a anodu. Mezi těmito dvěma částmi bude vzrušený oblouk.
3. Silný proud vzduchu, který se pohybuje pod vysokým tlakem a překonává i speciální kroucené kabely, vyvádí oblouk ven. Současně přiváděný vzduch velmi zvyšuje teplotu oblouku.
4. Dále přichází na řadu zemnící kabel, který je vždy předem připojen k zařízení. Na pracovní ploše vytváří obloukový uzávěr, který zajišťuje stabilní provoz plazmové řezačky.
5. Je důležité si uvědomit, že při přestavbě invertoru na plazmovou řezačku je zachována schopnost svařovat. To znamená, že frézu lze použít i jako svařovací stroj. V tomto případě je nejlepší použít jako hlavní plyn argon nebo jinou inertní směs, která dokáže ochránit svarovou lázeň před vlivy prostředí.

Řezací zařízení

Protože se teplota oblouku uměle zvyšuje přívodem horkého vzduchu, může jeho teplota v domácí plazmové řezačce dosáhnout 8 stupňů. Jedná se o indikátor velmi vysoké teploty, který umožňuje bodové řezání kovu bez zahřívání ostatních částí plechu. Stejně jako jakákoli jiná technická zařízení se i kutilské invertorové plazmové řezačky budou navzájem lišit svým výkonem, který určí, jak silný plech dokáže zařízení řezat. Ruční řezačky si obvykle poradí s plechy do tloušťky 000 mm. Průmyslové jednotky jsou schopny manipulovat s kovy až do tloušťky 10 mm. Vlastní plazmová řezačka domácí výroby dokáže řezat plechy až do tloušťky 100 mm.

Takové výrobky lze použít pro tvarové řezání, stejně jako svařování legovaných ocelí s přídavným drátem. Nejjednodušší řezačky obsahují čtyři hlavní části: zdroj energie, plazmový hořák, kompresor a hmotu.

Jak vyrobit plazmovou řezačku?

Montáž tohoto zařízení musí vždy začínat u zdroje napájení. Průmyslové jednotky používají transformátor k dosažení většího výkonu, a tedy k řezání silnějšího kovu. Pro ruční domácí řezačku je běžný střídač perfektní, protože může poskytnout takové indikátory, jako je stabilní napětí a vysoká frekvence. Výhodou použití invertoru je jeho nízká hmotnost, díky čemuž je zařízení pohodlnější pro přepravu a také je schopen zajistit stabilní hoření řezného oblouku a kvalitu samotného řezání.

Kromě toho musí měnič splňovat několik dalších požadavků:

• Musí být napájen ze sítě 220V.
• Řezačka musí pracovat s výkonem 4 kW.
• Rozsah nastavení proudu pro ruční zařízení by měl být od 20 do 40 A.
• Volnoběžné otáčky jsou také 220V.
• Nominální provozní režim pro 10minutový cyklus by neměl překročit 60 %.

Pro dosažení všech uvedených parametrů je nutné použít určité doplňkové vybavení.

Schéma řezání plazmou

Aby bylo možné vyrobit funkční zařízení, je nutné odkázat na schéma tohoto zařízení. Takový diagram můžete snadno najít na internetu, ale musíte si jej přečíst. K tomu je potřeba mít nejzákladnější znalosti z elektrotechniky. Právě správná montáž podle schématu zajišťuje vlastní provoz jednotky.

Obsluha produktového diagramu

Sestavení plazmové řezačky vlastníma rukama podle výkresu je kritickým procesem, který zajistí stabilní provoz zařízení v budoucnu. Hotový a správně sestavený obvod vypadá takto:

• Plazmový hořák má tlačítko, které spouští celý pracovní proces. Stisknutím tohoto tlačítka se spustí relé P1. Funkcí tohoto prvku je dodávat proud do řídicí jednotky.
• Dále se sepne relé P2. Provádí takové úkoly, jako je spuštění proudu do měniče a současné zapnutí elektromagnetického ventilu, který je zodpovědný za čištění hořáku. Toto profouknutí je nutné pro vysušení hořákové komory a její vyčištění od případných nečistot nebo vodního kamene.
• Po třísekundové prodlevě se sepne relé P3, které dodává proud do elektrod.
• Spolu se sepnutím tohoto relé se spustí oscilátor, který ionizuje vzduch mezi katodou a anodou a tím vybudí pohotovostní elektrický oblouk.
• Při působení plamene na výrobek se mezi plechem a plazmovým hořákem zapálí oblouk, který se nazývá pracovní oblouk.
• V tomto okamžiku se přeruší přívod proudu, který napájí zapalování.
• Dále se provádějí práce na řezání nebo svařování kovu.
• Po dokončení práce a stisknutí tlačítka na plazmovém hořáku se aktivuje relé P4, které vypne oba oblouky a také krátce zapne přívod vzduchu do hořákové komory pro odstranění spálených prvků.

Plazmatron, elektrody, kompresor

Řezání nebo svařování kovu se provádí takovým prvkem, jako je plazmový hořák. Vlastní výroba na vodní bázi je velmi problematická, a proto je lepší ji zakoupit. Plazmové hořáky se vzduchovým systémem se vyrábí nejčastěji ručně.

K tomu je potřeba kompresor, který má na starosti vyfouknutí a zahřátí oblouku na potřebných 8 stupňů. Tento prvek také plní funkci čištění v řezačce, suší ji a čistí ji od nežádoucích prvků a nečistot. Část používaná v běžné stříkací pistoli lze použít jako kompresor.

Důležitou součástí domácí frézy budou použité elektrody. Při jejich nákupu je důležité si ujasnit, z jakého materiálu jsou vyrobeny. Beryllium a thorium při použití uvolňují škodlivé výpary. Je lepší je používat pouze ve speciálním prostředí, kde je zaručena bezpečnost člověka. Nejlepší volbou pro domácí svítilnu by byly hafniové elektrody.