Плазменная сварка своими руками


Плазменный сварочный аппарат своими руками -

Главная страница » Своими руками » Плазменный сварочный аппарат своими руками

Практическая конструкция самодельного плазменного аппарата не фантастика. Имея хотя бы обычный сварочный трансформатор или инверторный сварочник, можно создать горелку. Она была бы неплохим дополнением к уже имеющемуся оборудованию. Предельно простая, но рабочая, конструкция изображена ниже.

Катод можно изготовить из вольфрамового сварочного электрода 4 мм. Он фиксируется в держателе стопорным винтом или приваривается. Держатель можно изготовить из стали. Ручка из изолирующего материала. Изолирующая втулка изготавливается из фторопласта, фенопласта, гетинаксовой трубки. Материал должен быть изолирующим, стойким к нагреву. Крышка из стали или латуни. Анод медный или латунный (желательно помассивнее, но без фанатизма), а сопло из чистой электротехнической меди. Катод подается винтом по мере выгорания. Сопло отвинчивается и меняется по мере износа. Сначала сопло работает хорошо в режиме реза, затем его прочищают рассверливанием, слегка зенкуют от заусенцев. Им еще можно варить и паять некоторое время. И, наконец, утилизировать, переплавив в заготовку для нового сопла.

Резьба между соплом и анодом смазывается графитом. Между держателем катода и крышкой – им же. Можно взять обычный карандаш и мелко растолочь. Такая смазка отлично проводит ток и не закоксуется.

Размеры и толщины зависят от мощности горелки. В этой горелке дуга возбуждается искрой высокого напряжения. Это очень важный момент и об этом чуть ниже. Схема горелки с контактным поджигом (подвижный катод) окажется гораздо сложнее механически: придется уплотнять подвижный шток, потребуется возвратная пружина и возникнет много побочных проблем. Зачем делать из горелки винтовку М-16? В домашних условиях проще решить задачу электрическими способами. К сожалению, размер статьи не позволяет привести все подробности, но основной принцип будет показан дальше.

Рабочий газ подается через штуцер. А как насчет спирто-водяной смеси? Можно сделать и это. В принципе, для этого достаточно подавать ее в парообразном состоянии от маленького перегонного куба, если вы сможете стабилизировать и регулировать давление пара. Также можно охлаждать анод, слегка распыляя на него воду прямо снаружи. Этот способ охлаждения куда эффективнее проточного. Теплота испарения воды весьма значительна.

Варианты схем осцилляторов (только принцип работы) на рисунках ниже. Красным цветом показано самодельное дополнение оборудования, черным – стандартный покупной сварочный инвертор, вторичная цепь которого упрощенно показана диодом D1 и конденсатором С1. Горелка уже обсуждалась.

Это осциллятор последовательного типа. Генератор импульсов должен вырабатывать мощные импульсы тока для трансформатора Т2. Это связано с тем, что вторичная обмотка Т2 включена в разрыв цепи сварочного тока и вынужденно имеет малое число витков толстого провода. Конденсатор C2 совершенно необходим, он закорачивает контур высокого напряжения и защищает элементы инвертора в его выходной цепи (да и не только). В домашних условиях лучше выбрать второй вариант.

Во второй схеме, параллельного типа, первичная обмотка Т2 возбуждается куда меньшим током, чем в предыдущем варианте. Однако, дроссель L2 также необходим как и конденсатор C2 в предыдущей схеме. Дроссель подавляет ток, ответвляемый от цепи высокого напряжения повышающего трансформатора в инвертор и защищает его. В обеих схемах частота выбирается порядка десятков кГц. Трансформаторы Т2 и дроссель L2 намотаны на ферритовом кольцевом сердечнике или сердечнике от строчного трансформатора телевизора.

Дуга запускается нажатием на кнопку Пуск. В сухой горелке в течение долей секунды должна загореться дуга и войти в режим горения от основного тока инвертора. После прогрева анода на воздухе в качестве рабочего газа, можно постепенно переключать воздух на водно-спиртовую или водно-ацетоновую смесь, если это у вас уже налажено.

ОСТОРОЖНО! В момент запуска на горелке присутствует высокое напряжение. Руки должны быть изолированы от цепи анода и катода. Заземление на схеме показано условно. Заземляться может и цепь анода горелки. Тогда катод оказывается под высоким напряжением.

Смотрите еще:

Оборудование для плазменной сварки

Плазменный сварочный аппарат

plazmen.ru

Как сделать плазменный сварочный аппарат своими руками?

Современные инверторные сварочные аппараты покрывают большинство потребностей для получения неразъемных соединений металлических заготовок. Но в ряде случаев куда более удобным будет аппарат несколько иного типа, в котором основную роль играет не электрическая дуга, а поток ионизированного газа, то есть плазменный сварочный аппарат. Приобретать его для периодического использования не слишком рентабельно. Можно сделать такой сварочный аппарат своими руками.

Элементы для изготовления плазменного сварочного аппарата.

Оборудование и компоненты

Изготовить микроплазменный сварочный аппарат проще всего на основе уже имеющегося инверторного сварочного аппарата. Для выполнения такой модернизации вам понадобятся следующие компоненты:

  • любой инверторный сварочный аппарат для TIG сварки со встроенным осциллятором или без него;
  • сопло с вольфрамовым электродом от TIG-сварочника;
  • аргоновый баллон с редуктором;
  • небольшой кусочек прутка из тантала или молибдена диаметром и длиной до 20 мм;
  • фторопластовая трубка;
  • медные трубки;
  • небольшие кусочки листовой меди толщиной 1-2 мм;
  • электронный балласт;
  • резиновые шланги;
  • гермоввод;
  • хомуты;
  • проводка;
  • клеммы;
  • автомобильный бачок стеклоочистителя с электронасосом;
  • выпрямительный блок питания электронасоса стеклоочистителя.

Устройство плазменного сварочного аппарата.

Работы по доводке и изготовлению новых деталей и узлов потребуют использования следующего оборудования:

  • токарный станок;
  • электропаяльник;
  • горелка для пайки с баллоном;
  • отвертки;
  • нож;
  • пассатижи;
  • амперметр;
  • вольтметр.

Вернуться к оглавлению

Сварочный аппарат для плазменной сварки может быть одного из 2-х основных типов: открытого и закрытого. Основная дуга сварочного аппарата открытого типа горит между центральным катодом горелки и изделием. Между соплом, которое служит анодом, и центральным катодом горит только дежурная дуга для возбуждения основной в любой момент времени. Сварочный аппарат закрытого типа имеет только дугу между центральным электродом и соплом.

Сделать долговечный сварочный аппарат своими руками по 2-му принципу довольно трудно. При прохождении основного сварочного тока через сопло-анод этот элемент испытывает колоссальные тепловые нагрузки и требует очень качественного охлаждения и использования соответствующих материалов. Обеспечить термостойкость конструкции, когда делается такой аппарат своими руками, очень трудно. Когда делается плазменный аппарат своими руками, для долговечности лучше выбирать открытую схему.

Вернуться к оглавлению

Принципиальная схема плазменного сварочного аппарата.

Часто при кустарном изготовлении плазменного сварочного аппарата сопло вытачивают из меди. При отсутствии альтернативы такой вариант возможен, но сопло становится расходным материалом даже при прохождении через него только дежурного тока. Его придется часто менять. Если удастся достать небольшой кусочек кругляка из молибдена или тантала, лучше сопло изготовить из них. Тогда можно будет ограничиваться периодической чисткой.

Размер центрального отверстия в сопле подбирают опытным путем. Начинать нужно с диаметра 0,5 мм и постепенно растачивать его до 2 мм, пока поток плазмы не станет удовлетворительным.

Конусный зазор между центральным вольфрамовым катодом и соплом-анодом должен составлять 2,5-3 мм.

Сопло вкручивается в полую рубашку охлаждения, которая через фторопластовый изолятор соединяется с держателем центрального электрода. В рубашке охлаждения циркулирует охлаждающая жидкость. В качестве таковой в теплое время года можно использовать дистиллированную воду, зимой лучше антифриз.

Схема блока управления плазменного сварочного аппарата.

Рубашка охлаждения представляет собой 2 полые медные трубки. Внутренняя диаметром и длиной около 20 мм располагается на переднем конце внешней трубки с диаметром около 50 мм и длиной порядка 80 мм. Пространство между торцами внутренней трубки и стенками наружной запаивают тонкой листовой медью. В рубашку с помощью газовой горелки впаивают медные трубки диаметром 8 мм. По ним поступает и отводится охлаждающая жидкость. Кроме того, к рубашке охлаждения нужно припаять клемму для подачи положительного заряда.

Во внутренней трубке делают резьбу, в которую вкручивают съемное сопло из термостойких материалов. На выдвинутом конце наружной трубки также нарезают внутреннюю резьбу. В нее вкручивается изолирующее кольцо из фторопласта. В кольцо вкручивается держатель центрального электрода.

Через стенку наружной трубки в пространство между рубашкой охлаждения и фторопластовым изолятором впаивается трубка подачи аргона такого же диаметра, как для охлаждения.

По рубашке охлаждения циркулирует жидкость из бачка стеклоочистителя. Питание на насос его электродвигателя подается через отдельный выпрямитель на 12 В. Выход для подачи на бачке уже есть, возврат жидкости можно врезать через стенку или крышку бачка. Для этого в крышке сверлится отверстие и вставляется отрезок трубки через гермоввод. Резиновые шланги циркуляции жидкости и подачи аргона соединяются со своими трубками хомутами.

Схема плазменного наплавления порошка.

Положительный заряд берется от основного источника питания. Для ограничения тока через поверхность сопла подбирается подходящий электронный балласт. Подаваемый электрический ток должен иметь постоянное значение в районе 5-7 А. Оптимальная величина тока подбирается экспериментально. Это должен быть минимальный ток, который обеспечивает устойчивое горение дежурной дуги.

Возбуждение дежурной дуги между соплом и вольфрамовым катодом может осуществляться одним из двух способов. Встроенным в сварочный аппарат осциллятором или при его отсутствии контактным способом. Второй вариант требует усложнения конструкции плазменной горелки. Держатель центрального электрода при контактном возбуждении делают подпружиненным относительно сопла.

При нажатии на резиновую кнопку штока, соединенного с держателем электрода, острый конец центрального вольфрамового катода контактирует с конусной поверхностью штока. При коротком замыкании в точке контакта резко повышается температура, что позволяет возбудить дугу при отведении пружиной катода от анода. Контакт должен быть очень кратковременным, иначе поверхность сопла пригорит.

Возбуждение тока высокочастотным осциллятором предпочтительнее для долговечности конструкции. Но его приобретение или даже изготовление делает самодельный сварочный аппарат для плазменной сварки нерентабельным.

При работе положительный вывод сварочного аппарата соединяется с деталью без балласта. Когда сопло оказывается на расстоянии несколько миллиметров от заготовки, электрический ток переключается с сопла на деталь. Его значение вырастает до выставленного на сварочном аппарате, а образование из аргона плазмы интенсифицируется. Регулируя подачу аргона и сварочный ток, можно добиться необходимой интенсивности течения плазмы из сопла.

Вернуться к оглавлению

Схема плазменной сварки открытой и закрытой плазменной струей.

Недостатком этой конструкции является расход аргона. Баллона хватает на несколько часов непрерывной работы. Вместо аргона можно использовать сжатый воздух или водяной пар. Такие модификации больше подходят для плазменной резки металлов. Так как эти газы не являются нейтральными и окисляют металл.

Кроме того, горение дуги в атмосфере этих газов не такое устойчивое, как в аргоне. Работа на воздухе ускоряет износ и засорение сопла. В плазмотронах заводского изготовления воздух проходит предварительное осушение и очистку.

В самодельных аппаратах для подачи воздуха используют автомобильные компрессоры на 12 В с производительностью до 50-60 л/мин. Для работы на воде нужен портативный парогенератор. Это может быть металлическая герметичная емкость с установленными внутри нее титановыми электродами. Заполнять ее нужно дистиллированной водой. Подключение электродов выполняется к сети переменного тока на 220 В.

Часто для эффективно отсечения кислорода поверх рубашки охлаждения устанавливают еще 1 кожух-сопло. На его вход подают гелий или аргон. Поток из этого сопла струится вокруг потока плазмы.

В качестве источника питания необязательно использовать инвертор или сварочный выпрямитель. Для этого можно применять любой диодный мост, выдерживающий ток от 50 А. Точное значение регулируется дополнительным дросселем.

moiinstrumenty.ru

Советы по сборке плазменной сварки своими руками

Соединение поверхностей при сварке плазмой! Плазменная сварка – способ, кардинально отличный от всех существующих традиционных сварочных технологий.

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

От положительных ионов – к отрицательным: сварка в четвёртом агрегатном состоянии, преимущества и область применения плазмы

Плазма – ионизирующийся газ, минимальная температура самопроизвольной ионизации – 5 500 ̊C, при плазменной сварке нагрев происходит до 50 000 ̊C. Анодом выступает электрод, катодом – сопло. Дуга возникает между электродом и соплом, выдувается газом, после чего образуется струя плазмы. Технология чаще применяется для резки металла, реже – для сварки.

Государственный стандарт, задающий уровень качества и параметры процесса

Процессы плазменной сварки регламентируются общим для всех видов ГОСТ 2601-84, введённым в действие в 1985 г. в СССР. Изменён в 1992, переиздан в 1996 году. Государственный стандарт определяет процесс с использованием плазмы, как «сварка плавлением, при которой нагрев производится сжатой дугой».

Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р ИСО 5817-2009 устанавливает уровни качества сварных соединений. Там указаны и допустимые отклонения в качестве сварки стали, никеля, титана и их сплавов.

Классификация

По ГОСТ 19521-74 «Сварка металлов. Классификация», принятому в СССР в 1975 году и позднее продлённом, плазменно-лучевая сварка отнесена к классу термических. По направлению движений плазменной струи подразделяется на четыре подвида:

  1. Без колебаний.
  2. С поперечными колебаниями.
  3. С продольными колебаниями.
  4. Со сложными колебаниями.

Технология плазменной сварки и классификация дуги по видам действия

По источнику нагрева различают сварку плазменной дугой и струёй. В первом случае дуга зажигается между деталью и неплавящимся электродом, также её называют дугой прямого действия. Во втором – между наконечником плазмотрона и неплавящимся электродом, – это плазменная дуга косвенного действия.

Горелка (плазмотрон) состоит из сопла, где размещён вольфрамовый электрод. Туда подаются защитный газ, охлаждающая, горячая и холодная жидкости. В плазмотроне происходит сжатие дуги, после чего возрастает её мощность. Одновременно с этим подают газ, который ионизируется, нагревается и расширяется в объёме многократно. В передней части сварочной ванны материал расплавляется и перемещается под давлением плазмы вдоль стенок, образуя шов.

Дуговую плазменную струю используют для соединения и резки как электропроводящих материалов, так и диэлектриков – стекла и керамики. Выглядит струя как конус, верхушкой обращённый к расплавляемой поверхности. Тепловая эффективность зависит от силы тока, напряжения, расстояния от сопла до детали и скорости перемещения горелки.

Струёй сваривают как снизу в горизонтальном, так и фронтально в вертикальном положении изделия. Плазмообразующим газом выступают аргон или гелий, одновременно являющиеся защитой от кислорода.

Классификация по мощности тока

В зависимости от силы тока различают три вида:

  1. Микроплазменная сварка, до 25 ампер. Получила распространение, благодаря свойству нагревать небольшие участки металла. При такой величине изделие не прожигается насквозь.
  2. На среднем токе, до 150 ампер. Позволяет варить с высокой точностью. Происходит глубокое, но не широкое расплавление материала.
  3. На большом токе, свыше 150 ампер. Такая мощность образует широкую дугу, которая проплавляет деталь насквозь. Фактически деталь разрезают, а после этого сваривают. Используют для соединения особо прочных металлов: титана, высоколегированных сталей, сплавов с большим содержанием алюминия.

Оборудование и приспособления

В комплект входят:

  • источник питания с вертикальной вольтамперной характеристикой;
  • плазмотрон (горелка);
  • система подачи газа и охлаждающей жидкости;
  • устройство для фиксации детали.

Для безопасной работы необходимо устройство приточно-вытяжной вентиляции. Диапазон мощности установок от 20 до 250 ампер, работают от постоянного тока.

Примерная цена инвенторов на Яндекс.маркет

Цена инверторов – от 15 до 500 тысяч рублей. В ценовом сегменте от 300 до 500 тысяч – мощные и многофункциональные установки, которыми режут, сваривают и паяют металл.

Процедура плазменной сварки

При организации работ обязательно соблюдение требований безопасности: проходы между сварочными аппаратами – не менее 1,5 метра, между установкой и стеной – не менее 1 метра. Обязательно выполнение требований правил пожарной безопасности и техники безопасности – защита органов зрения, работа в спецодежде.

Алгоритм действий сварщика состоит:

  • из предварительных работ – подготовки оборудования, обезжиривания, зачистки и закрепления детали;
  • из выбора режима сварки – в зависимости от толщины металла определяют силу тока, напряжение дуги, скорость сварки, расход защитного и плазмообразующего газа;
  • из процесса сварки.

Зазор между соединяемыми плоскостями, если сваривают без присадочной проволоки, устанавливают 0,15 от толщины металла. Если с проволокой, то расстояние между кромками – половина толщины листов.

Диаметр сопла устанавливают в зависимости от силы тока. Перед возбуждением дуги в зону сварки 10-15 секунд подают защитный газ. Включают постоянный ток, зажигают дугу и приступают к плавлению. Рекомендуемое расстояние от сопла до изделия – не более 10 мм. Дуга по мере возможности прерываться не должна, горелка перемещаться стабильно и плавно, колебательными движениями амплитудой 2-3 мм. Не допускается перегрев детали.

Преимущества и недостатки

Список преимуществ этой технологии длинней перечня недостатков:

  • стабильность горения, обеспечивающая качество сварных швов;
  • сварка без разделки кромок и применения присадочных материалов металла толщиной до 10 мм и толщиной от 0,01 до 0,8 мм на низком токе от 0,1 до 25 ампер;
  • напыление любых по плавкости материалов введением в дугу присадочных добавок;
  • ограничение зоны перегрева, накаливания;
  • низкий расход защитных газов, меньшие термические деформации сравнительно с другими видами сварки;
  • резка любых материалов при увеличении силы тока и расхода газа;
  • сварка металлов и неметаллов.

Недостатки метода:

  • воздействие на персонал электромагнитного излучения инфракрасного и ультрафиолетового диапазона;
  • высокие требования к квалификации работника;
  • некомфортный уровень шума в ходе работ;
  • выделение аэрозольных паров;
  • ионизация воздуха в зоне установки.

Интересное видео: аппарат для плазменной сварки и резки, сделанный своими руками

elsvarkin.ru


Смотрите также