Princippet om drift af plasmaskæreren

Plasmaskæring bruges i vid udstrækning i forskellige industrier: maskinteknik, skibsbygning, reklameproduktion, forsyningsselskaber, metalfremstilling og andre industrier. Desuden kan en plasmaskærer i et privat værksted også komme godt med. Når alt kommer til alt kan du ved hjælp af det hurtigt og effektivt skære ethvert ledende materiale samt nogle ikke -ledende materialer – plast, sten og træ. Skæring af rør, metalplader, skæring af en form eller en del kan let, hurtigt og bekvemt bruges ved hjælp af plasmaskæringsteknologi. Snittet udføres med en høj temperatur plasmabue, som kun kræver en strømkilde, en lommelygte og luft. Så det er let at arbejde med plasmaskæreren, og snittet er smukt og jævnt, det forstyrrer ikke kendskabet til plasmaskærerens driftsprincip, hvilket vil give en grundlæggende ide om, hvordan du kan styre skæringsprocessen.

Plasmaskærer

Enheden kaldet “plasmaskærer” består af flere elementer: Strømforsyning, plasmaskærer / plasmatron, luftkompressor og kabel-hosepack.

Plasmaskærer strømforsyning leverer en bestemt strøm til plasmatronen. Kan være en transformer eller inverter.

Transformatorer er tungere, bruger mere energi, men er mindre følsomme over for spændingsfald, og de kan bruges til at skære tykkere emner.

Invertere er lettere, billigere, mere økonomiske med hensyn til energiforbrug, men de giver dig samtidig mulighed for at skære emner af mindre tykkelse. Derfor bruges de i små industrier og i private værksteder. Effektiviteten af ​​inverter plasmaskærere er også 30% højere end transformatorens, de har en mere stabil lysbue brænding. De er også nyttige til arbejde på svært tilgængelige steder..

Plasmatron eller som det også kaldes “Plasmaskærer” er hovedelementet i plasmaskæreren. I nogle kilder kan du finde en omtale af en plasmatron i en sådan kontekst, at man måske tror, ​​at “plasmatron” og “plasmaskærer” er identiske begreber. Faktisk er dette ikke tilfældet: plasmatronen er selve kutteren, ved hjælp af hvilken emnet skæres.

Hovedelementerne i en plasmaskærer / plasmatron er dyse, elektrode, køler / isolator mellem dem og kanalen til tilførsel af trykluft.

Plasmaskærerdiagram viser klart placeringen af ​​alle plasmaskærerelementer.

Inde i brænderlegemet er der elektrode, som tjener til at ophidse en lysbue. Det kan laves af hafnium, zirconium, beryllium eller thorium. Disse metaller er acceptable til luftplasmaskæring, fordi ildfaste oxider dannes på deres overflade under drift, hvilket forhindrer ødelæggelse af elektroden. Imidlertid bruges ikke alle disse metaller, fordi oxiderne af nogle af dem kan være skadelige for operatørens helbred. For eksempel er thoriumoxid giftigt, og berylliumoxid er radioaktivt. Derfor er hafnium det mest almindelige metal til fremstilling af plasmatronelektroder. Mindre almindeligt andre metaller.

Plasmatron dyse krymper og danner en plasmastråle, der bryder ud af udgangskanalen og skærer emnet. Plasmaskærerens egenskaber og egenskaber samt teknologien til at arbejde med den afhænger af dysens størrelse. Afhængigheden er som følger: dysens diameter bestemmer, hvor meget luft der kan passere igennem den per tidsenhed, og snittets bredde, kølehastighed og plasmatrons hastighed afhænger af luftmængden. Oftest har plasmatrons dyse en diameter på 3 mm. Dysens længde er også en vigtig parameter: jo længere dyse, pænere og bedre snit. Men du skal være mere forsigtig med dette. En for lang dyse bryder hurtigere ned.

Kompressor for en plasmaskærer er det nødvendigt for lufttilførsel. Plasmaskæringsteknologi involverer brug af gasser: plasma-dannelse og afskærmning. Plasmaskæremaskiner, der er designet til strømme op til 200 A, bruger kun trykluft, både til at skabe plasma og til køling. Denne enhed er tilstrækkelig til at skære 50 mm tykke emner. En industriel plasmaskæremaskine bruger andre gasser – helium, argon, ilt, hydrogen, nitrogen og blandinger deraf.

Kabelslange pakke forbinder strømforsyning, kompressor og plasmabrænder. Et elektrisk kabel forsyner strøm fra en transformer eller inverter for at ophidse en lysbue, og trykluft strømmer gennem slangen, hvilket er nødvendigt for dannelse af plasma inde i plasmabrænderen. Mere detaljeret, hvad der præcist sker i plasmabrænderen, vil vi beskrive nedenfor..

Princippet om drift af plasmaskæreren

Så snart der trykkes på tændingsknappen, begynder strømkilden (transformer eller inverter) at levere højfrekvente strømme til plasmabrænderen. Som følge heraf opstår der en standby elektrisk bue inde i plasmatronen, hvis temperatur er 6000 – 8000 ° С. Pilotbuen tændes mellem elektroden og dysespidsen på grund af det faktum, at dannelsen af ​​en bue mellem elektroden og det emne, der skal behandles med det samme, er vanskelig. Posten på pligtbuen fylder hele kanalen.

Efter fremkomsten af ​​pilotbuen begynder trykluft at strømme ind i kammeret. Det bryder ud af dysen, passerer gennem en lysbue, som følge heraf opvarmes og stiger i volumen 50-100 gange. Derudover ioniseres luft og ophører med at være et dielektrikum, der får ledende egenskaber.

Plasmatrons dyse indsnævret til bunden komprimerer luften, danner en strøm fra den, som skubbes ud af dysen med en hastighed på 2 – 3 m / s. Lufttemperaturen i dette øjeblik kan nå 25.000 – 30.000 ° C. Det er denne ioniserede luft med høj temperatur, der er i dette tilfælde plasma. Dens elektriske ledningsevne er omtrent lig med den elektriske ledningsevne af det metal, der behandles.

I det øjeblik, hvor plasma slipper ud af dysen og kommer i kontakt med overfladen af ​​det metal, der behandles, skærebuen tændes, og pligtbuen er slukket. Skære- / arbejdsbuen varmer emnet op ved snittet – lokalt. Metallet smelter, et snit vises. På overfladen af ​​det metal, der skæres, vises partikler af det nysmeltede metal, som blæses væk fra det af en luftstrøm, der slipper ud af dysen. Dette er den enkleste teknologi til plasmaskæring af metal.

Katode spot plasmabuen skal være placeret nøjagtigt i midten af ​​elektroden / katoden. For at sikre dette bruges en såkaldt vortex eller tangential trykluftforsyning. Hvis virvelforsyningen forstyrres, forskydes katodestedet i forhold til midten af ​​elektroden sammen med plasmabuen. Dette kan føre til ubehagelige konsekvenser: Plasmabuen brænder ustabilt, der kan dannes to buer på samme tid, og i værste fald kan plasmabrænderen svigte..

Hvis luftstrømningshastigheden øges, vil plasmastrømningshastigheden stige, og skærehastigheden vil også stige. Hvis du øger dysens diameter, falder hastigheden, og snittets bredde øges. Plasmastrømningshastigheden er cirka 800 m / s ved en strøm på 250 A.

Skærehastighed er også en vigtig parameter. Jo større den er, jo tyndere er snittet. Hvis hastigheden er lav, øges snittets bredde. Hvis strømmen stiger, sker det samme – snittets bredde øges. Alle disse finesser vedrører direkte teknologien til at arbejde med en plasmaskærer.

Plasmaskærerparametre

Alle plasmaskærere kan opdeles i to kategorier: manuelle plasmaskærere og maskinklippere..

Manuelle plasmaskærere bruges i hverdagen, i små industrier og i private værksteder til fremstilling og forarbejdning af dele. Deres hovedtræk er, at plasmabrænderen holdes i operatørens hænder, han fører kutteren langs linjen for det fremtidige snit og holder den i vægt. Som et resultat er snittet glat, men ikke perfekt. Og ydelsen af ​​denne teknologi er lille. For at gøre snittet mere jævnt, uden at det hænger sammen og skrammes, bruges et specielt stop til at styre plasmabrænderen, som sættes på dysen. Stoppet presses mod overfladen af ​​det emne, der skal behandles, og det eneste, der er tilbage, er at styre fræseren uden at bekymre sig om, hvorvidt den nødvendige afstand mellem emnet og dysen opretholdes.

For en manuel plasmaskærer afhænger prisen af ​​dens egenskaber: maksimal strømstyrke, tykkelse på emnet, der behandles og alsidighed. For eksempel er der modeller, der ikke kun kan bruges til skæring af metaller, men også til svejsning. De kan skelnes ved deres markeringer:

• CUT – skæring;
• TIG – argonbuesvejsning;
• MMA – stick elektrode lysbuesvejsning.

F.eks. Kombinerer FoxWeld Plasma 43 Multi plasmaskærer alle de ovennævnte funktioner. Dens pris er 530 – 550 USD. Plasma specifikationer: 60 A strømstyrke, emnetykkelse op til 11 mm.

Forresten er den nuværende styrke og tykkelsen af ​​emnet de vigtigste parametre, hvormed plasmaskæreren vælges. Og de hænger sammen.

Jo højere strøm, jo ​​stærkere plasmabue, som hurtigere smelter metallet. Når du vælger en plasmaskærer til specifikke behov, skal du vide præcis, hvilket metal der skal bearbejdes, og hvilken tykkelse. Tabellen herunder viser, hvor meget strøm der skal til for at skære 1 mm metal. Bemærk, at der kræves høj strømstyrke til behandling af ikke-jernholdige metaller. Tag dette i betragtning, når du ser på plasmaskærernes egenskaber i butikken, tykkelsen på emnet, der er fremstillet af jernholdigt metal, er angivet på enheden. Hvis du planlægger at skære kobber eller andet ikke-jernholdigt metal, er det bedre at selv beregne den nødvendige strømstyrke..

For eksempel, hvis du vil skære kobber med en tykkelse på 2 mm, skal du gange 6 A med 2 mm, vi får en plasmaskærer med en strøm på 12 A. Hvis du vil skære stål med en tykkelse på 2 mm, så multiplicerer vi 4 A med 2 mm, vi får en strøm på 8 A. Tag kun en plasmaskærer med en margin, da de angivne egenskaber er maksimale, ikke nominelle. Du kan kun arbejde med dem i kort tid..

CNC plasmaskæremaskine bruges i produktionsanlæg til fremstilling af dele eller til forarbejdning af emner. CNC står for Numerical Control. Maskinen fungerer efter et givent program med minimal operatørinddragelse, hvilket maksimalt udelukker den menneskelige faktor i produktionen og øger produktiviteten betydeligt. Kvaliteten af ​​snittet af maskinen er ideel, ingen yderligere behandling af kanter er påkrævet. Og vigtigst af alt – krøllede snit og enestående præcision. Det er nok at indtaste skæreordningen i programmet, og apparatet kan lave enhver indviklet figur med perfekt nøjagtighed. Prisen for en plasmaskæremaskine er meget højere end for en manuel plasmaskærer. Først bruges en stor transformer. For det andet et særligt bord, portal og guider. Afhængigt af enhedens kompleksitet og størrelse kan prisen være fra 3000 USD. op til 20.000 USD.

Plasmaskæremaskiner bruger vand til køling, så de kan arbejde hele skiftet uden afbrydelse. Den såkaldte driftscyklus (duty cycle) er 100%. Selvom det med manuelle enheder kan være 40%, hvilket betyder følgende: plasmaskæreren virker i 4 minutter, og det tager 6 minutter, før den er kølet af.

Plasmaskærer med egne hænder

Det ville være mest rimeligt at købe en færdiglavet, fabriksfremstillet plasmaskærer. I sådanne enheder tages alt i betragtning, justeres og fungerer så perfekt som muligt. Men nogle håndværkere fra “Kulibina” formår at lave en plasmaskærer med egne hænder. Resultaterne er ikke særlig tilfredsstillende, da snittets kvalitet er halt. Som et eksempel vil vi give en strippet version af, hvordan du selv kan lave en plasmaskærer. Lad os tage en reservation med det samme, at ordningen langt fra er ideel og kun giver et generelt begreb om processen.

Så transformatoren til plasmaskæreren skal have en faldende I – V karakteristik.

Eksempel på billedet: den primære vikling er i bunden, den sekundære er øverst. Spænding – 260 V. Winding tværsnit – 45 mm2, hver samleskinne 6 mm2. Hvis du indstiller strømmen til 40 A, falder spændingen til 100 V. Chokeren har også et tværsnit på 40 mm2, den blev viklet med den samme bus, kun omkring 250 omdrejninger.

For at arbejde har du brug for en luftkompressor, naturligvis fabriksfremstillet. I dette tilfælde blev der brugt en enhed med en kapacitet på 350 l / min..

Hjemmelavet plasmaskærer – arbejdsplan.

Det er bedre at købe en plasmatron fra fabrikken, det vil koste omkring 150-200 USD. I dette eksempel blev plasmatronen fremstillet uafhængigt: en kobberdyse (5 cu) og en hafniumelektrode (3 cu), resten er “håndværk”. På grund af hvad forbrugsstoffer hurtigt mislykkedes.

Kredsløbet fungerer sådan: der er en startknap på fræseren, når der trykkes på det, leverer relæet (p1) spænding til styreenheden, relæet (p2) leverer spænding til transformeren og lader derefter luft ind for at blæse plasma fakkel. Luften tørrer plasmafakkelkammeret fra mulig kondens og blæser alt unødvendigt ud, for det har 2 – 3 sekunder. Det er med denne forsinkelse, at relæet (p3) udløses, som forsyner elektroden med strøm til at antænde buen. Derefter tænder oscillatoren, hvilket ioniserer rummet mellem elektroden og dysen, hvilket resulterer i, at pilotbuen antændes. Derefter bringes plasmabrænderen til emnet, og skære- / arbejdsbuen mellem elektroden og emnet tændes. Reedkontakten slukker dysen og tændingen. I henhold til denne ordning, hvis skærebuen pludselig slukker, for eksempel hvis dysen rammer et hul i metallet, vil rørkontaktrelæet tilslutte tændingen igen, og efter et par sekunder (2 – 3) lyser pilotbuen, og derefter den skærende. Alt dette er forudsat, at “start” -knappen ikke frigives. Relæet (p4) lader luft komme ind i dysen med en forsinkelse, efter at “start” -knappen er sluppet, og skærebuen er slukket. Alle disse forholdsregler er nødvendige for at forlænge dysens og elektrodeens levetid..

Egenproduktion af en plasmaskærer derhjemme gør det muligt at spare meget, men der er ingen grund til at tale om snittets kvalitet. Selvom en ingeniør overtager arbejdet, kan resultatet være endnu bedre end fabriksydelsen..

DIY CNC plasmaskærer

Ikke alle virksomheder har råd til en plasmaskæremaskine med CNC, fordi omkostningerne kan nå op på 15.000 – 20.000 USD. Ofte beordrer sådanne organisationer udførelse af plasmaskærearbejde i særlige virksomheder, men det koster også meget, især hvis arbejdsmængden er stor. Men du vil virkelig have din nye plasmaskæremaskine, men der er ikke midler nok.

Ud over velkendte profilfabrikker er der virksomheder, der beskæftiger sig med produktion af plasmaskæremaskiner, kun køber profildele og samlinger og laver alt andet på egen hånd. Som et eksempel vil vi fortælle dig, hvordan ingeniører i et produktionsværksted laver CNC plasmaskæremaskiner..

Gør-det-selv plasmaskæremaskinkomponenter:

• Bord 1270×2540 mm;
• Bælte;
• Stepping detaljer;
• Lineære guider HIWIN;
• THC brænderhøjde kontrol system;
• Kontrolblok;
• Terminalstativet, hvor CNC -styreenheden er placeret, står separat.

Maskinkarakteristika:

• Kørehastighed på bordet 15 m / min.
• Plasma -brænderpositionens nøjagtighed er 0,125 mm;
• Hvis du bruger en Powermax 65, vil skærehastigheden være 40 m / min for et 6 mm emne eller 5 m / min for et 19 mm emne..

For en sådan maskine til plasmaskæring af metal vil prisen være omkring $ 13.000, eksklusive plasmakilden, som skal købes separat – $ 900..

Til fremstilling af en sådan maskine bestilles komponenterne separat, og derefter samles alt uafhængigt i henhold til følgende skema:

• En base forberedes til svejsning af bordet, det skal være strengt vandret, dette er meget vigtigt, det er bedre at kontrollere med et niveau.
• Maskinrammen er svejset i form af et bord. Firkantede rør kan bruges. Lodrette “ben” skal forstærkes med jibs.

• Rammen er grundet og malet for at beskytte mod korrosion.

• Der understøttes til maskinen. Støttematerialet er duralumin, boltene er 14 mm, det er bedre at svejse møtrikkerne til boltene.

• Svejset vandbord.

• Monteringer til skinnerne installeres, og skinner installeres. Til skinner bruges metal i form af en strimmel på 40 mm.
• Lineære guider er installeret.
• Bordets krop er syet med metalplader og malet.
• Portalen er installeret på guiderne.

• En motor og endeinduktive sensorer er installeret på portalen.
• Monterede skinnestyr, rack og Y-aksemotor.

• Monterer skinner og motor på Z -aksen.
• Monteret metaloverfladesensor.

• En vandhane er installeret til at dræne vand fra bordet, begrænsere til portalen, så den ikke bevæger sig fra bordet.
• Installer Y, Z og X trunking.

• Alle ledninger er skjult i korrugering.
• En mekaniseret brænder installeres.

• Dernæst fremstilles en CNC -terminal. Kroppen svejses først.
• En skærm, tastatur, TNS -modul og knapper til det er installeret i terminalhuset med CNC.

Det er det, CNC -plasmaskæremaskinen er klar.

På trods af at plasmaskæreren har en ret simpel enhed, bør du ikke begynde at lave den uden seriøs viden om svejsning og en masse erfaring. Det er lettere for en nybegynder at betale for et færdigt produkt. Men ingeniører, der ønsker at oversætte deres viden og færdigheder derhjemme, som kaldes “på knæet”, kan prøve at oprette en plasmaskærer med egne hænder fra start til slut.