Возможно ли проведение плазменной резки металла в домашних условиях

Устройство и принцип работы плазмореза

Оборудование для плазменной резки состоит из:

• источника питания;
• горелки;
• кабеля массы;
• компрессора или баллона со жатым воздухом.

Источником питания выступает инвертор, выдающий постоянный ток, который до этого был преобразован несколько раз с повышением частоты. Для подключения необходимо 220 или 380 V, в зависимости от характеристик прибора. На выходе аппарат выдает напряжение до 400 V и силу тока от 25 до 125 А. Горелка в таком оборудовании называется плазмотроном. На ней есть сопло и кнопка для запуска питания. Плазмотрон бывает ручной или автоматического типа на кронштейне с рельсами.

Составные элементы плазмореза.

Устройство плазмотрона.

Принцип работы плазмореза заключается в возбуждении электрической дуги, в которую подается сжатый воздух. От нагрева он переходит в плазму, которой осуществляется резка всех видов металлов и даже керамики. Температура плазмы составляет около 20000 градусов, что превосходит показатель кислородной резки в 6 раз.

Еще плазма обладает высокой скоростью иссечения 1500 м/с, которой нет у газо-кислородного пламени, режущего за счет давления в 10 атм. из баллона. Такие характеристики дуги обеспечивают чистый рез, узкую кромку и минимум шлака на обратной стороне детали.

Для резки плазмотроном в оборудовании осуществляются следующие процессы:

1. Источник тока подает напряжение на катод и анод, расположенные в сопле плазмотрона. Между ними возникает электрическая дуга. Одновременно от компрессора поступает сжатый воздух, пропущенный через фильтр-осушитель. Воздух, проходя через дугу, ионизируется и превращается в плазму. Эта дуга называется дежурной и горит только на плазмотроне.

Работа плазменной горелки.

2. Затем сварщик подносит горелку к заготовке. Благодаря кабелю массы, несущему положительный заряд и подключенному к изделию, дуга замыкается на материале. Дежурная дуга становится режущей. Сварщик управляет горелкой и ведет резку по намеченному контуру. Длину плазмы и ширину можно регулировать силой тока и диаметрами устанавливаемых сопел.

3. Когда резка выполнена, сварщик убирает горелку от изделия и снова горит дежурная дуга. Отпуская кнопку, она гасится и еще какое-то время подается воздух для охлаждения сопла.

Схема работы плазмореза.

Как устроен плазморез

• 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.

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

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:

• Если мощность подобрана правильно, то аппарат плазменной резки позволяет в 10 раз повысить производительность. Такой параметр позволяет плазморезу уступить только промышленной лазерной установке, однако, он значительно выигрывает в себестоимости. Целесообразно с экономической точки зрения применять пламенную резку для металла, имеющего толщину до 50 – 60 мм.

• Универсальность. С помощью плазменной резки обрабатываются чугун, медь, сталь, алюминий и прочий металл. Необходимо просто выбрать оптимальную мощность и выставить конкретное давление воздуха.

• Высокое качество реза. Аппараты плазменной резки способны обеспечить минимальную ширину реза и кромки без перекаливания, наплывов и грата практически без дополнительной обработки. Кроме того, достаточно важен такой момент, что зона нагрева материала в несколько раз меньше, чем при использовании автогена. А так как термическое воздействие минимально на участке реза, то и деформация от этого вырезанных деталей будет незначительной, даже если они имеют небольшую толщину.
• Не происходит существенного загрязнения окружающей среды. С экономической точки зрения, если имеются большие объемы работ, то плазменная резка гораздо выгоднее кислородной или механической. Во всех остальных случаях учитывают не материалы, а трудоемкость использования.

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.

не должен быть больше 10 – 50 градусов

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

Лучшие плазморезы с высокочастотным поджигом

Модели этого типа отличаются удобством использования и высоким качеством резки. Они быстро включаются в работу, подходят для продолжительного использования, поэтому рекомендованы для выполнения профессиональных задач.

Aurora Airforce 80

4.9

★★★★★
оценка редакции

96%
покупателей рекомендуют этот товар

У этой модели высокая скорость работы и качественный рез, которые гарантируют комфорт при эксплуатации в интенсивном режиме. Владельцу доступна регулировка времени продувания горелки (от 5 до 25 секунд). Максимальная толщина реза составляет 30 миллиметров, продолжительность включения при максимальном токе — 40%.

Прочный корпус не боится резких ударов. Широкая рукоять агрегата обеспечивает легкость перемещения. К другим особенностям Aurora Airforce стоит отнести встроенный манометр, небольшие габариты и удобный контроль основных параметров.

Достоинства:

• высокая производительность;
• быстрая установка и включение в работу;
• гибкая настройка;
• прочный корпус;
• долгий срок службы.

Недостатки:

большой вес.

Aurora Airforce может использоваться для резки любых сплавов, и предназначен для профессиональной эксплуатации.

Fubag Plasma 65 T

4.9

★★★★★
оценка редакции

95%
покупателей рекомендуют этот товар

Удобно расположенный центральный разъем дает возможность быстро подключить горелку к этому резаку. Встроенный фильтр и осушитель воздуха повышают качество работы и продлевают срок службы расходников. Круглые ножки способствует устойчивости прибора на поверхности.

Мощность аппарата составляет 9,5 кВт, максимальная толщина резки — 35 миллиметров. Прочный корпус надежно защищает внутренние элементы от внешнего воздействия и механических повреждений.

Достоинства:

• качественный рез;
• очень большая мощность;
• удобное управление;
• долгий срок службы;
• надежный корпус.

Недостатки:

высокое энергопотребление.

Fubag Plasma 65 T хорош для резки заготовок из стали и алюминия. Пригодится в профессиональной мастерской.

Сварог Real CUT 45 (L207)

4.8

★★★★★
оценка редакции

92%
покупателей рекомендуют этот товар

Плазморез обладает простой и интуитивно понятной панелью управления, что облегчает работу с ним даже неподготовленному пользователю. Большое количество вентиляционных отверстий на крышке корпуса быстро отводят тепло, исключая риск перегрева внутренних узлов.

Максимальная мощность составляет 4,3 кВт, толщина реза — 12 миллиметров. Быстрое подключение кабеля к специальным разъемам упрощает введение аппарата в эксплуатацию. Малые габариты и вес способствуют комфортному перемещению и установке в выбранном месте.

Достоинства:

• малый вес и компактность;
• удобство переноски;
• быстрое подключение;
• простое управление.

Недостатки:

кабель коротковат.

Сварог Real CUT 45 рекомендован для профессионального использования — когда важна качественная резка.

Ресанта ИПР-40

4.8

★★★★★
оценка редакции

91%
покупателей рекомендуют этот товар

Удобная для захвата рукоять и прочный наплечный ремень упрощают транспортировку агрегата. Корпус не боится резких ударов и надежно предохраняет внутренние элементы от повреждений.

На панели управления расположены регулятор рабочего тока, манометр, световые индикаторы. Это упрощает настройку и облегчает контроль текущего состояния.

Продолжительность включения резака при максимальном токе — 35%, толщина металла не должна превышать 12 мм. Система принудительного охлаждения гарантирует стабильную работу оборудования при интенсивной эксплуатации.

Достоинства:

• долгий срок службы;
• прочный корпус;
• удобно переносить;
• гибкая настройка;
• есть индикация состояний.

Недостатки:

шумно работает.

Ресанта ИПР-40 подойдет для резки любых металлов и используется там, где требуется точность работы.

FoxWeld Varteg Plasma 70

4.8

★★★★★
оценка редакции

87%
покупателей рекомендуют этот товар

У плазмореза FoxWeld есть аварийного индикатора, который может функционировать в двух режимах, сигнализируя о недостаточном давлении сжатого воздуха в системе или превышении допустимой температуры компонентов. Это позволяет предупредить поломку и обеспечивает качественную работу.

Максимальная толщина реза 20 мм, создаваемое давление — 5 бар. Аппарат оснащен вентилируемой передней панелью. Удобный блок управления способствует быстрому введению плазмореза в действие, а эргономичная рукоять упрощает транспортировку.

Достоинства:

• четкая индикация состояний;
• быстрое охлаждение;
• удобное управление;
• легкость транспортировки;
• прочный корпус.

Недостатки:

крупные габариты.

FoxWeld Varteg Plasma 70 стоит приобрести для работы с алюминием, медью, сталью и пр. Универсальный выбор для регулярного применения.

Сфера применения, плюсы и минусы плазменной резки

Оборудование для плазменной резки металлов используется на заводах и в частных мастерских. С его помощью ведется крой листового железа с толщиной от 1 до 100 мм (зависит от мощности аппарата). Плазмой можно вырезать сложные узоры, прожигать отверстия, срезать кромку. Последующие заготовки используются для приваривания к другим конструкциям или подвергаются токарной обработке, штамповке. В отличие от кислородного пламени, плазма режет все виды металлов и керамику, поэтому ее функционал и зона применения шире.

Чтобы определиться, нужен ли Вам плазморез, рассмотрите преимущества и недостатки такого оборудования.

К главным плюсам этого метода кроя относятся:

Высокая скорость реза

Благодаря температуре 20000 градусов плазморезом можно кроить заготовки гораздо быстрее, чем другими методами. Например, лист с сечением 25 мм получится резать на скорости 1000 мм/мин.

Быстрый сквозной прожиг

Если требуется начать резку не с края листа, а в центре, то плазма прожжет толщину 15 мм за 2 с, а газопламенному резаку потребуется на это около 30 с.

Минимальный нагрев соседних участков

Плазма точечно воздействует на металл, не нагревая поверхность вокруг. Это снижает количество деформаций и позволяет держаться за крупные заготовки руками в перчатках, поворачивая их по необходимости.

Высокое качество реза

После плазмы почти не остается потекших капель шлака на обратной стороне заготовки. Кромки содержат минимум рельефности, поэтому не нуждаются в обработке — сразу можно производить последующую сварку конструкций. Если требуется порезать тонкие листы 1-2 мм, то их можно сгруппировать друг на друге и выполнить все за один раз — заготовки не прилипнут между собой на краях.

Пример металла разрезанного плазморезом.

Безопасность

В этом оборудовании не используются горючие газы. Применение сжатого воздуха или инертных газов делает процесс более безопасным — взрыва точно не будет, как в случае обратного удара пламени в кислородном резаке.

Простота использования

В отличие от газопламенной резки, здесь не нужно настраивать подачу по-отдельности горючего газа и кислорода, а затем регулировать еще и струю режущего кислорода. Все включается одной кнопкой и доступно для быстрого освоения даже новичку.

Возможность автоматизации

Плазморез легко доукомплектовать кронштейном (портальный или консольный тип), чтобы он автоматически передвигался над изделием. Управление ведется с ЧПУ. В нем оператор задает конфигурацию и скорость кроя, одновременно один человек может следить за процессами на пяти установках.

Минимум подготовки перед процессом

Плазма способна кроить любой металл без предварительной очистки от грязи или ржавчины. При работе нет разбрызгивания металла и воздушных хлопков.

Но у этого метода резки есть и недостатки, которые нужно знать, чтобы грамотно выбрать плазморез и не разочароваться.

Вот самые основные минусы аппаратов и самого метода:

• Лучшее качество реза достигается за счет удержания горелки под углом 90 градусов к поверхности. Резать фаску под косым углом могут только дорогие модели.
• Этим оборудованием сложно нагреть металл, чтобы выполнить гиб или ковку.
• Максимальная толщина реза составляет 100 мм, тогда как газопламенной резкой можно прорезать 200-300 мм.
• Само оборудование стоит дороже. Понадобиться еще компрессор. Цена аргона выше, чем пропана или кислорода.
• Аппараты зависят от электрической сети. Для работы в полевых условиях необходим бензогенератор. Его мощность должна быть достаточно высокой, чтобы покрыть потребности плазмореза и компрессора.

Смотрите на что способен плазморез:

Особенности процесса резки

Станок с плазменной резкой ЧПУ раскраивает металл посредством ионизированного газа, который условно можно поделить на две категории:

• активный (т. е. кислород), идеальный для чёрных металлов.
• неактивный – водород, азот и даже водяной пар. Наиболее результативен при раскрое цветмета и многих сплавов (высоко- и низкоуглеродных, конструкционных, высоколегированных, нержавеющих).

В более технологически сложных комплексах используются газовые смеси, где с кислородом сочетаются водород, аргон, гелий. Благодаря этому исключается азотирование и окисление в районе реза, тем самым обеспечивается более высокое качество.

Плазмообразующая среда – главная характеристика всех станков для резки. Регулируется она пропорцией используемых газов и настройками плазмотрона. Изменение плазмообразующей среды позволяет менять температуру теплового потока, его скорость, плотность. Делается это с учётом обрабатываемого материала, химсостава, вязкости, физических свойств. Неправильно подобранные параметры приводят к появлению подплывов и других дефектов.

Станки плазменной резки листового металла с ЧПУ функционируют в нескольких режимах:

• Простой (используется ток, воздух и азот), не позволяет получить большую длину дуги, что ограничивает работу с металлами более 10 мм толщиной.
• Резка с использованием защитного, плазмообразующего газа или даже воды. Такие способы защищают место среза от воздействия окружающей среды.

Резка может осуществляться дугой или струёй:

Первый метод подразумевает, что разрезаемый материал выступает проводником, становится участником электроцепи. Т.е. дуга формируется между электродом и режущимся металлом. Выходящая из плазмотрона струя газа совмещается с дугой. Метод называется плазменно-дуговым и считается наиболее эффективным.

При работе струёй дуга формируется между электродом и соплом, соответственно, металл не является частью цепи. Из плазмотрона вырывается струя плазмы, которая и производит резку. Способ больше подходит для материалов, которые не способны быть проводниками.

Топ-10 недорогих плазморезов

Дорогостоящие плазменные резаки промышленного типа могут стоить сотни тысяч рублей. Однако на рынке в широком ассортименте представлены устройства из средней и низкой ценовой категории.

TSS Pro Cut-40

Инверторный плазменный резак работает от сети 220 В и выдает максимальный ток 40 А. Периодичность включения у модели составляет 60%, а наибольшая толщина пропила равна стандартным 12 мм. Работает с любыми металлами и сплавами, но требует подключения отдельного компрессора.

Стоимость плазмореза начинается от 18000 рублей

Fubag Plasma 30 LV

Бытовой аппарат со скромным потреблением 3,6 кВт функционирует от обычной сети и выдает максимум 30 А при работе. Периодичность включения невысокая — 32%, в отдыхе плазморез нуждается часто. Расходует 115 л газа в минуту, обладает толщиной резки до 10 мм.

Небольшие возможности плазмореза Fubag модели 30 LV окупаются доступной ценой — всего 4500 рублей

Русэлком Cut 40

Один из самых хороших плазморезов для дома предлагает силу режущего тока до 35 А и справляется с заготовками толщиной 12 мм. Встроенного компрессора у агрегата нет, поэтому для него потребуется приобрести внешний источник. Охлаждение у модели воздушное, но КПД составляет не менее 60%, что и обуславливает высокую популярность агрегата.

Купить резак Русэлком можно за 18700 рублей

Bars Profi Cut 47 D

Бытовой плазменный резак способен выдавать от 20 до 40 А тока при сварке. Поддерживает подключение к сети 220 В, справляется с металлами до 12 мм. Не коробит и не деформирует листы в процессе работы, выполняет распил точно и быстро.

Bars Profi без встроенного компрессора стоит около 17000 рублей

FoxWeld Plasma 43

Плазморез с высоким КПД 85% отличается долговечностью и устойчивостью к износу — расходники и энергоносители устройства долго не выходят из строя. Прибор оснащен автоматической продувкой и возможностью электронной регулировки. Обладает компактными размерами и относительно небольшим весом 8,5 кг.

Цена FoxWeld Plasma 43 средняя, примерно 20000 рублей

Ресанта ИПР-40К

Плазморез латвийского производства оснащен ручной системой поджига, поддерживает ток до 40 А, при максимальной нагрузке демонстрирует продолжительность действия 35%. Справляется со сталью 12 мм и с алюминием 6 м, работает от бытовой электросети.

Купить Ресанта ИПР-40К можно от 21000 рублей

Kedr Cut-40

Недорогой профессиональный резак потребляет целых 6,6 кВт при работе, поэтому чаще всего используется в промышленных условиях. Обладает максимальным током 40 А и показателем периодичности включения 60%, распиливает металл до 12 мм.

Приобрести плазморез Kedr можно за 22000 рублей

FoxWeld Saggio Plasma 40

Еще один плазменный резак от FoxWeld поддерживает стандартную толщину сечения 12 мм и демонстрирует периодичность включения 35%. Способен выдавать ток от 15 до 40 А, отличается высоким классом защиты и изоляции. Требует приобретения внешнего компрессора, причем подача воздуха не должна быть ниже 110 л.

Saggio Plasma 40 от FoxWeld стоит около 15000

Ресанта IPR-25

Недорогой аппарат плазменного действия подходит для домашнего применения. Максимальная сила тока устройства составляет всего 25 А, при этом периодичность включения довольно высокая — 60%. Поддерживает систему бесконтактного поджига, работает от сети 220 В и не создает перегрузок для электросистемы.

Купить модель плазмореза IPR-25 от Ресанта можно всего за 7000 рублей

FoxWeld Plasma 33

Недорогой воздушно-плазменный аппарат от FoxWeld применяется для резки стали, алюминиевых сплавов и других металлов. Обладает КПД на уровне 85%, поддерживает ток 15-30 А, выполняет пропил до 8 мм. Система поджига в устройстве контактная, для работы с плазморезом рекомендуется покупать компрессор с производительностью не менее 170 л за минуту. В комплекте с аппаратом идут шланг, заземляющий кабель и узел редуктор-осушитель для подготовки воздуха.

В среднем цена FoxWeld Plasma 33 начинается от 13000 рублей

Как выбрать установку для резки металла?

Прежде чем покупать плазмотрон нужно подумать над рядом факторов, которые повлияют на работу с заготовками. К ним относятся:

1. Толщина разрезаемых листов.
2. Скорость проводимых работ. От этого будет зависеть производительность.
3. Система управления.
4. Наличие дополнительных функций.
5. Мощность станка.

Толстые листы лучше разрезать на установках, которые оборудуются подачей азота. Длительные нагрузки лучше выдерживает оборудование, изготовленное из медных деталей. Аппараты для плазменной резки металла должны быть сделаны из качественных, износоустойчивых материалов.

Лучшие производители плазменного оборудования

Машины для плазменной резки металла нужно выбирать учитывая мировых производителей. Лидеры продаж — Hypertherm (Америка), Kjellberg (Германия). Продукция этих производителей имеет высокую производительность, точность проводимых работ, надёжность, износоустойчивость. Однако за оборудование придется заплатить не малые деньги

Многие мастера обращают внимание на китайских производителей, но такие модели имеют низкое качество

Стоимость

Резаки для плазменной резки относятся к дорогому оборудованию. Говоря о цене, их можно разделить на три группы:

1. Простые модели — до 500 000 рублей.
2. Промышленные станки — до 1 500 000 рублей.
3. Профессиональные аппараты — до 5 000 000 рублей.

Цена зависит от мощности, функциональности и габаритов плазматронов.

Недостатки ручного плазмореза

• Необходимость калибровки силы тока. Для разных металлов и изделий разной толщины должна выставляться отдельная сила тока. Ее легко рассчитать, но ошибка в расчетах, или пренебрежение ими неприятно сказывается на конечном результате.
• Требования к углу резки. Головка аппарата воздушно плазменной резки должна располагаться строго перпендикулярно заготовке. Допустимое смещение — 10 градусов. При смещении угла увеличивается толщина реза и возникает риск того, что результата достичь не удастся. Если нужна резка под углом, то лучше воспользоваться альтернативой. Например, угловой шлифмашиной.
• Ограничения по толщине металла. Промышленный аппарат для плазменной резки металла обгоняет любой вид механической резки по толщине реза. Толщина заготовки может достигать 100 миллиметров. Если нужна большая толщина, стоит обратиться к кислородным резакам.
• Необходимость в перерывах при работе. Плазморез не может работать постоянно. У каждого аппарата есть показатель продолжительности включения. Он указывается в процентах. Если показатель продолжительности включения 60%, то после трехминутной работы, нужно дать аппарату остывать 2 минуты. Поэтому, перед тем, как выбрать плазморез, внимательно ознакомьтесь с этой характеристикой.

Как вы могли заметить, минусы устройства легко нивелировать при строгом соблюдении правил работы и исключением использования резака вне его сферы задач. А как добиться правильного угла при резке используя циркуль для плазмореза, мы обсудим ниже.