Le moderne saldatrici ad inverter coprono la maggior parte delle esigenze per la produzione di giunti permanenti di pezzi metallici. Ma in alcuni casi, un dispositivo di tipo leggermente diverso sarà molto più conveniente, in cui il ruolo principale non è giocato da un arco elettrico, ma da un flusso di gas ionizzato, cioè da una saldatrice al plasma. Acquistarlo per un uso occasionale non è molto conveniente. Puoi realizzare una saldatrice del genere con le tue mani.
Attrezzature e componenti
Il modo più semplice per realizzare una saldatrice al microplasma è basarsi su una saldatrice inverter esistente. Per completare questo aggiornamento, avrai bisogno dei seguenti componenti:
- qualsiasi saldatrice inverter per saldatura TIG con o senza oscillatore incorporato;
- ugello con elettrodo di tungsteno di saldatrice TIG;
- bombola di argon con riduttore;
- un piccolo pezzo di asta di tantalio o molibdeno con un diametro e una lunghezza fino a 20 mm;
- tubo fluoroplastico;
- tubi di rame;
- piccoli pezzi di lamiera di rame di 1-2 mm di spessore;
- alimentatore elettronico;
- tubi di gomma;
- ingresso sigillato;
- morsetti;
- cablaggio;
- terminali;
- serbatoio tergicristallo auto con pompa elettrica;
- raddrizzatore di alimentazione per la pompa elettrica del tergicristallo.
I lavori di messa a punto e produzione di nuove parti e assiemi richiederanno l'uso delle seguenti attrezzature:
- tornio;
- saldatore elettrico;
- cannello per saldatura con cilindro;
- cacciaviti;
- pinze;
- amperometro;
- voltmetro.
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Base teorica
Una saldatrice al plasma può essere di 2 tipi principali: aperta e chiusa. L'arco principale di una saldatrice di tipo aperto brucia tra il catodo centrale della torcia e il pezzo in lavorazione. Tra l'ugello, che funge da anodo, e il catodo centrale, brucia solo un arco pilota per eccitare in qualsiasi momento quello principale. Una saldatrice di tipo chiuso ha solo un arco tra l'elettrodo centrale e l'ugello.
È abbastanza difficile realizzarne uno durevole secondo il 2o principio. Quando la corrente di saldatura principale passa attraverso l'ugello dell'anodo, questo elemento è sottoposto a enormi carichi termici e richiede un raffreddamento di altissima qualità e l'uso di materiali adeguati. È molto difficile garantire la resistenza al calore della struttura quando si realizza da soli un dispositivo del genere. Quando si realizza un dispositivo al plasma con le proprie mani, per durare è meglio scegliere un circuito aperto.
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Implementazione pratica
Spesso, quando si realizza una saldatrice al plasma fatta in casa, l'ugello viene lavorato in rame. Se non esistono alternative, questa opzione è possibile, ma l'ugello diventa un materiale di consumo anche quando lo attraversa solo una corrente di standby. Dovrà essere cambiato frequentemente. Se riesci a procurarti un piccolo pezzo di legno rotondo di molibdeno o tantalio, è meglio ricavarne un ugello. Quindi puoi limitarti alla pulizia periodica.
La dimensione del foro centrale nell'ugello viene selezionata sperimentalmente. È necessario iniziare con un diametro di 0,5 mm e alesare gradualmente fino a 2 mm finché il flusso di plasma non è soddisfacente.
Lo spazio conico tra il catodo centrale di tungsteno e l'ugello dell'anodo dovrebbe essere 2,5-3 mm.
L'ugello è avvitato in una camicia di raffreddamento cava, collegata al portaelettrodo centrale tramite un isolante fluoroplastico. Il liquido refrigerante circola nella camicia di raffreddamento. Pertanto nella stagione calda è possibile utilizzare acqua distillata, in inverno è meglio l'antigelo.
La camicia di raffreddamento è composta da 2 tubi cavi di rame. Quello interno con un diametro e una lunghezza di circa 20 mm si trova all'estremità anteriore del tubo esterno con un diametro di circa 50 mm e una lunghezza di circa 80 mm. Lo spazio tra le estremità del tubo interno e le pareti del tubo esterno è sigillato con un sottile foglio di rame. I tubi di rame con un diametro di 8 mm vengono saldati nella camicia utilizzando una torcia a gas. Il refrigerante scorre dentro e fuori attraverso di essi. Inoltre è necessario saldare un terminale alla camicia di raffreddamento per fornire una carica positiva.
Nella camera d'aria viene praticata una filettatura nella quale viene avvitato un ugello rimovibile realizzato con materiali resistenti al calore. Viene tagliata anche una filettatura interna sull'estremità estesa del tubo esterno. Al suo interno è avvitato un anello isolante in fluoroplastica. Il portaelettrodo centrale viene avvitato nell'anello.
Un tubo di alimentazione di argon dello stesso diametro di quello di raffreddamento viene saldato attraverso la parete del tubo esterno nello spazio tra la camicia di raffreddamento e l'isolante fluoroplastico.
Il liquido proveniente dal serbatoio del tergicristallo circola attraverso la camicia di raffreddamento. L'alimentazione viene fornita alla pompa del suo motore elettrico tramite un raddrizzatore separato da 12 V. Sul serbatoio è già presente un'uscita per l'alimentazione, il ritorno del liquido può essere tagliato attraverso la parete o il coperchio del serbatoio. A tale scopo viene praticato un foro nel coperchio e viene inserito un pezzo di tubo attraverso la guarnizione a pressione. I tubi in gomma per la circolazione del liquido e l'alimentazione dell'argon sono collegati ai rispettivi tubi tramite fascette.
La carica positiva viene prelevata dalla fonte di alimentazione principale. Viene selezionato un reattore elettronico adatto per limitare la corrente attraverso la superficie dell'ugello. La corrente elettrica fornita deve avere un valore costante nell'ordine di 5-7 A. Il valore di corrente ottimale viene selezionato sperimentalmente. Questa dovrebbe essere la corrente minima che garantisce una combustione stabile dell'arco pilota.
L'arco pilota tra l'ugello e il catodo di tungsteno può essere eccitato in due modi. Utilizzando un oscillatore integrato nella saldatrice o, in mancanza di uno, utilizzando il metodo per contatto. La seconda opzione richiede una progettazione più complessa della torcia al plasma. Durante l'eccitazione del contatto, il portaelettrodo centrale viene caricato a molla rispetto all'ugello.
Quando si preme il pulsante di gomma dell'asta collegata al portaelettrodo, l'estremità appuntita del catodo centrale di tungsteno entra in contatto con la superficie conica dell'asta. Durante un cortocircuito, la temperatura nel punto di contatto aumenta notevolmente, il che rende possibile l'innesco di un arco quando il catodo viene allontanato dall'anodo da una molla. Il contatto deve essere molto breve altrimenti la superficie dell'ugello si brucerà.
L'eccitazione della corrente da parte di un oscillatore ad alta frequenza è preferibile per la durabilità della struttura. Ma acquistarlo o addirittura produrlo lo rende non redditizio per la saldatura al plasma.
Durante il funzionamento, il terminale positivo della saldatrice è collegato alla parte senza zavorra. Quando l'ugello si trova a pochi millimetri dal pezzo, la corrente elettrica viene commutata dall'ugello al pezzo. Il suo valore aumenta fino a raggiungere quello impostato sulla saldatrice e la formazione di plasma da argon si intensifica. Regolando l'erogazione di argon e la corrente di saldatura, è possibile ottenere l'intensità richiesta del flusso di plasma dall'ugello.
Al contrario, l'inverter è compatto, leggero e ad alta efficienza, il che spiega la sua popolarità nelle officine domestiche, nei piccoli garage e nelle officine.
Ti consente di coprire la maggior parte delle esigenze relative ai lavori di saldatura, ma per un taglio di alta qualità è necessaria una macchina laser o una taglierina al plasma.
L'attrezzatura laser è molto costosa e anche una taglierina al plasma non è economica. il piccolo spessore ha caratteristiche eccellenti che sono irraggiungibili quando si utilizza la saldatura elettrica. Allo stesso tempo, l'unità di potenza del taglio al plasma ha in gran parte le stesse caratteristiche.
C'è il desiderio di risparmiare denaro e, con una piccola modifica, utilizzarlo per il taglio al plasma. Si è scoperto che questo è possibile e puoi trovare molti modi per convertire le saldatrici, comprese quelle inverter, in tagliatrici al plasma.
Una macchina per il taglio al plasma è lo stesso inverter di saldatura con un oscillatore e una torcia al plasma, un cavo di lavoro con un morsetto e un compressore esterno o interno. Spesso il compressore viene utilizzato esternamente e non è compreso nella confezione.
Se il proprietario dell'inverter per saldatura ha anche un compressore, puoi ottenere un taglio al plasma fatto in casa acquistando una torcia al plasma e realizzando un oscillatore. Il risultato è una saldatrice universale.
Principio di funzionamento del bruciatore
Il funzionamento di un apparecchio per saldatura e taglio al plasma (taglio al plasma) si basa sull'uso del plasma, il quarto stato della materia, come strumento di taglio o saldatura.
Per ottenerlo sono necessarie alta temperatura e gas ad alta pressione. Quando si crea un arco elettrico tra l'anodo e il catodo del bruciatore, al suo interno viene mantenuta una temperatura di diverse migliaia di gradi.
Formazione del plasma
Se si fa passare un flusso di gas attraverso un arco in tali condizioni, si ionizzerà, si espanderà in volume diverse centinaia di volte e si riscalderà fino a una temperatura di 20-30 mila °C, trasformandosi in plasma. L'alta temperatura scioglie quasi istantaneamente qualsiasi metallo.
A differenza di un proiettile cumulativo, il processo di formazione del plasma in un plasmatron è regolabile.
L'anodo e il catodo in un dispositivo di taglio al plasma si trovano a una distanza di diversi millimetri l'uno dall'altro. L'oscillatore genera una corrente pulsata di elevata entità e frequenza, la fa passare tra l'anodo e il catodo, il che porta alla formazione di un arco elettrico.
Successivamente, il gas viene fatto passare attraverso l'arco, che viene ionizzato. Poiché tutto avviene in una camera chiusa con un foro di uscita, il plasma risultante fuoriesce a una velocità incredibile.
All'uscita della torcia del taglio plasma, raggiunge la temperatura di 30.000° e fonde qualsiasi metallo. Prima di iniziare il lavoro, il filo di terra viene collegato al pezzo mediante un potente morsetto.
Quando il plasma raggiunge il pezzo, una corrente elettrica inizia a fluire attraverso il cavo di massa e il plasma raggiunge la massima potenza. La corrente raggiunge 200-250 A. Il circuito anodo-catodo viene interrotto utilizzando un relè.
taglio
Quando l'arco principale del taglia plasma scompare, questo circuito si riaccende, impedendo la scomparsa del plasma. Il plasma svolge il ruolo di elettrodo nella saldatura ad arco elettrico; conduce corrente e, per le sue proprietà, crea una zona ad alta temperatura nella zona di contatto con il metallo.
L'area di contatto tra il getto di plasma e il metallo è piccola, la temperatura è elevata, il riscaldamento avviene molto rapidamente, quindi non vi è praticamente alcuna sollecitazione o deformazione del pezzo.
Il taglio è liscio, sottile e non necessita di ulteriori lavorazioni. Sotto la pressione dell'aria compressa, utilizzata come fluido di lavoro del plasma, il metallo liquido viene espulso e si ottiene un taglio di alta qualità.
Quando si utilizzano gas inerti con un tagliatore al plasma, è possibile eseguire saldature di alta qualità senza gli effetti dannosi dell'idrogeno.
Torcia al plasma fai da te
Quando si realizza una taglierina al plasma da un inverter di saldatura con le proprie mani, la parte più difficile del lavoro è la produzione di una testa di taglio di alta qualità (torcia al plasma).
Strumenti e materiali
Se realizzi una taglierina al plasma con le tue mani, è più facile usare l'aria come fluido di lavoro. Per la produzione avrai bisogno di:
I materiali di consumo per la taglierina al plasma sotto forma di ugelli ed elettrodi devono essere acquistati presso un negozio di attrezzature per saldatura. Si bruciano durante il processo di taglio e saldatura, quindi è opportuno acquistare più pezzi per ciascun diametro dell'ugello.
Più sottile è il metallo da tagliare, più piccolo dovrebbe essere il foro dell'ugello della torcia per taglio al plasma. Più spesso è il metallo, maggiore è l'apertura dell'ugello. L'ugello più utilizzato è quello con diametro 3 mm; copre un'ampia gamma di spessori e tipologie di metalli.
Assemblea
Gli ugelli della torcia per taglio al plasma sono fissati con un dado di serraggio. Direttamente dietro di esso si trovano un elettrodo e un manicotto isolante, che non consente la formazione di un arco in un punto non necessario del dispositivo.
Poi c'è uno swirler di flusso che lo dirige nel punto desiderato. L'intera struttura è inserita in un case in fluoroplastica e metallo. Un tubo per il collegamento di un tubo dell'aria è saldato all'uscita del tubo sull'impugnatura della torcia del taglio al plasma.
Elettrodi e cavo
La torcia al plasma richiede un elettrodo speciale in materiale refrattario. Di solito sono costituiti da torio, berillio, afnio e zirconio. Vengono utilizzati a causa della formazione di ossidi refrattari sulla superficie dell'elettrodo durante il riscaldamento, che aumenta la durata del suo funzionamento.
Se utilizzati a casa, è preferibile utilizzare elettrodi in afnio e zirconio. Durante il taglio del metallo non producono sostanze tossiche, a differenza del torio e del berillio.
Il cavo dall'inverter e il tubo dal compressore alla torcia per taglio al plasma devono essere posati in un tubo o tubo corrugato, che garantirà il raffreddamento del cavo in caso di riscaldamento e facilità di funzionamento.
La sezione trasversale del filo di rame deve essere selezionata di almeno 5-6 mm2. Il morsetto all'estremità del filo deve garantire un contatto affidabile con la parte metallica, altrimenti l'arco dall'arco pilota non si trasferirà all'arco principale.
Il compressore in uscita deve avere un riduttore per ottenere una pressione normalizzata alla torcia al plasma.
Opzioni per l'azione diretta e indiretta
La progettazione di una torcia per taglio plasma è piuttosto complessa; è difficile realizzarla a casa, anche con varie macchine e strumenti, senza un lavoratore altamente qualificato. Ecco perché la produzione di parti della torcia al plasma deve essere affidata a specialisti, o meglio ancora, acquistalo in un negozio. La torcia al plasma ad azione diretta è stata descritta sopra; può tagliare solo i metalli.
Esistono tagliatrici al plasma con teste ad azione indiretta. Sono anche in grado di tagliare materiali non metallici. In essi il ruolo dell'anodo è svolto dall'ugello e l'arco elettrico si trova all'interno della torcia del taglio al plasma; solo il getto di plasma esce sotto pressione.
Nonostante la semplicità del design, il dispositivo richiede impostazioni molto precise, praticamente non viene utilizzato nella produzione amatoriale.
Perfezionamento dell'inverter
Per utilizzare una fonte di alimentazione inverter per un taglio al plasma, è necessario modificarla. È necessario collegare ad esso un oscillatore con un'unità di controllo, che fungerà da avviatore che accende l'arco.
Esistono molti circuiti oscillatori, ma il principio di funzionamento è lo stesso. Quando l'oscillatore viene avviato, tra l'anodo e il catodo passano impulsi ad alta tensione, che ionizzano l'aria tra i contatti. Ciò porta ad una diminuzione della resistenza e provoca un arco elettrico.
Successivamente si apre l'elettrovalvola del gas e l'aria sotto pressione inizia a passare tra l'anodo e il catodo attraverso un arco elettrico. Trasformandosi in plasma e raggiungendo il pezzo metallico, il getto chiude un circuito attraverso di esso e il cavo di massa.
Una corrente principale di circa 200 A inizia a fluire attraverso il nuovo circuito elettrico. Ciò attiva il sensore di corrente, che spegne l'oscillatore. Lo schema funzionale dell'oscillatore è mostrato in figura.
Schema funzionale dell'oscillatore
Se non hai esperienza con i circuiti elettrici, puoi utilizzare un oscillatore di fabbrica del tipo VSD-02. A seconda delle istruzioni di collegamento, vengono collegati in serie o in parallelo al circuito di alimentazione del plasmatron.
Prima di realizzare una taglierina al plasma, devi prima determinare con quali metalli e con quale spessore vuoi lavorare. Per lavorare i metalli ferrosi è sufficiente un compressore.
Il taglio dei metalli non ferrosi richiede azoto; l’acciaio altolegato richiede argon. A questo proposito potrebbe essere necessario un carrello per il trasporto di bombole di gas e riduttori.
Come qualsiasi attrezzatura e strumento, una saldatrice con testa al plasma richiede una certa abilità da parte dell'utente. Il movimento della fresa deve essere uniforme, la velocità dipende dallo spessore del metallo e dalla sua tipologia.
Il movimento lento produce un taglio ampio con bordi frastagliati. Muovendosi rapidamente il metallo non verrà tagliato in tutti i punti. Con la giusta abilità, puoi ottenere un taglio uniforme e di alta qualità.
Oggi l'industria si sta sviluppando a un ritmo abbastanza rapido. Ogni anno compaiono nuove tecnologie di saldatura, molto richieste nell'edilizia residenziale privata. Grazie a queste tecniche i lavori di costruzione sono notevolmente facilitati, mentre le attrezzature per la saldatura diventano più produttive e sicure. Queste tecniche includono la saldatura al plasma.
L'emergere di nuovi tipi di leghe metalliche nelle moderne tecnologie ha costretto gli specialisti a sviluppare nuove tecniche e disegni di attrezzature per la saldatura dei prodotti da esse realizzati. Poiché molti metalli moderni non si prestano bene alle tecniche di saldatura tradizionali. Di conseguenza, è emerso un nuovo metodo al plasma per saldare campioni di metallo, che viene utilizzato con successo in vari processi di riparazione e installazione.
Le principali differenze tra la tecnologia di saldatura al plasma
La saldatura al plasma ricorda in qualche modo la saldatura ad argon, ma presenta differenze caratteristiche. Ad esempio, ha una temperatura operativa molto più alta. L'arco di saldatura può avere una temperatura da 5 a 30mila gradi. Grazie a questa qualità, utilizzando la tecnologia di saldatura al plasma, è possibile collegare elementi di strutture edili che non possono essere saldati con attrezzature di fabbrica fatte in casa e standard, la cui temperatura dell'arco non supera i 5mila gradi.
Principio di funzionamento della saldatura al plasma
L'essenza di questa saldatura: esponendo la superficie metallica a un flusso di gas ionizzato che conduce corrente elettrica, il metallo si scioglie. Quando l'arco viene riscaldato, il gas subisce una ionizzazione, il cui livello aumenta all'aumentare della temperatura del gas. Un getto di plasma, caratterizzato da temperatura ultraelevata e maggiore potenza, è formato da un arco normale dopo la compressione, l'iniezione nell'arco formato da un gas che forma il plasma, che di solito è argon (idrogeno ed elio sono usati raramente).
L'energia cinetica degli elementi chimici presenti nel gas durante il processo di ionizzazione aumenta notevolmente l'energia termica dell'arco plasma. Inoltre l'arco, rispetto a quello convenzionale, ha la capacità di aumentare notevolmente la pressione sulla superficie metallica a causa della diminuzione del proprio diametro.
Vantaggi della tecnologia al plasma
- A differenza della saldatura a gas, la velocità di taglio del metallo di 5-20 centimetri di spessore utilizzando il metodo al plasma è tre volte superiore.
- L'elevata precisione delle cuciture ottenute a seguito della fusione e saldatura del metallo, la qualità del lavoro eseguito elimina praticamente la necessità di successiva lavorazione dei bordi dei prodotti.
- Il taglio al plasma viene utilizzato per lavorare quasi tutti i tipi di metallo. Ad esempio, puoi cucinare campioni di acciaio Zaporozhye, ghisa, rame, alluminio.
- Durante la saldatura il metallo non è soggetto a deformazioni anche quando è necessario ritagliare forme complesse. La tecnica di saldatura al plasma consente di tagliare su una superficie metallica non preparata, ad esempio arrugginita o ricoperta da uno strato di vernice. In questo caso la vernice nell'area di lavoro dell'arco plasma non si accende.
- Non è necessario argon, acetilene o ossigeno. Ciò riduce significativamente i costi finanziari.
- Elevato grado di sicurezza del lavoro, poiché non vengono utilizzate bombole di gas. Questo indicatore indica la compatibilità ambientale del processo.
Tipi di saldatura al plasma
A seconda degli strumenti utilizzati, la saldatura al plasma può essere:
- su correnti di qualsiasi polarità;
- con arco penetrante/non penetrante;
- punto, impulso;
- automatico, semiautomatico, manuale;
- con e senza filo di apporto.
Nel caso di utilizzo di basse correnti, la tecnica di connessione è detta microplasma, che è la più diffusa. Questo schema è richiesto nella produzione di strutture fino a 1,50 mm di spessore: di solito si tratta del collegamento di tubi a pareti sottili, contenitori, saldatura di piccoli elementi su strutture pesanti, produzione di gioielli, termocoppie e saldatura di fogli campioni. Anche i prodotti metallici a pareti sottili vengono saldati utilizzando rivetti elettrici.
Se il collegamento viene effettuato utilizzando un filo di apporto, viene utilizzato il filo pieno (filo animato).
Caratteristiche della connessione del microplasma
La saldatura al plasma è disponibile in tre opzioni, a seconda della corrente utilizzata durante il funzionamento:
- tecnologia di saldatura al microplasma sulle correnti - 0,1 A-25 A;
- connessione con correnti medie - 25A-150A;
- connessione con correnti elevate - 150 A e oltre.
La prima variante è più popolare. Nel processo di connessione di campioni metallici utilizzando una corrente a basso ampere, si forma un arco pilota. Brucia ininterrottamente tra un ugello di raffreddamento ad acqua in rame e un elettrodo di tungsteno con sezione trasversale di due millimetri.
L'arco principale si forma dopo aver portato il plasmatron sulla superficie del campione di metallo in lavorazione. Il gas che forma il plasma viene fornito attraverso un ugello al plasma, il cui diametro può essere 0,5-1,5 millimetri.
Il diametro massimo dell'arco plasma è di 2 millimetri. Grazie a questo indicatore, su un elemento relativamente piccolo del pezzo viene generata una quantità piuttosto elevata di energia termica. Questo tipo di saldatura, come la saldatura con rivetti elettrici, è più efficace per campioni di metallo il cui spessore è inferiore a 1,5 millimetri.
L'argon viene utilizzato per formare plasma, un ambiente gassoso protettivo, utilizzando questa tecnologia. A seconda del metallo o della lega di cui è composto il campione, è possibile utilizzare anche degli additivi per aumentare l'efficienza del “plasma”.
Una saldatrice al plasma è in grado di unire prodotti metallici in diverse modalità. La gamma di usi della saldatura è piuttosto ampia:
- fissaggio di membrane a strutture su larga scala;
- produzione di tubi e contenitori a pareti sottili;
- foglio di saldatura;
- produzione di gioielli;
- molti altri collegamenti.
Saldatura fai da te
Inizialmente questo tipo di saldatura dei metalli non veniva utilizzata in casa, poiché richiedeva un saldatore altamente qualificato. Oggi, grazie al miglioramento della metodologia stessa e delle attrezzature utilizzate, esistono unità di saldatura che possono essere utilizzate a casa. Il metodo di lavoro è molto semplice. Per eseguire lavori di saldatura, è necessario acquistare l'attrezzatura appropriata, filo di apporto, elettrodi e leggere le istruzioni per l'uso del dispositivo.
- L'elettrodo deve prima essere affilato a forma di cono e l'angolo di affilatura deve essere massimo di 30 gradi.
- Importante! Corretta installazione dell'elettrodo. Il suo asse deve coincidere con l'asse degli ugelli per la formazione del gas.
- Il giunto di saldatura viene sottoposto a una lavorazione simile a quella della saldatura con argon.
- È imperativo pulire e quindi sgrassare i bordi del pezzo.
- È necessario assicurarsi che non vi siano spazi maggiori di 1,5 millimetri.
- Inoltre, le aree di puntatura vengono pulite; devono essere della stessa qualità della saldatura.
- Puoi iniziare i lavori di saldatura.
- La saldatura fai-da-te viene eseguita utilizzando corrente continua. Il suo valore deve essere compreso nell'intervallo specificato.
- Prima di saldare i campioni, viene fornito gas per 10-15 secondi, che viene spento dopo 15 secondi dalla rottura dell'arco.
- Durante il funzionamento, la torcia al plasma deve essere posizionata dal pezzo a una distanza inferiore a un centimetro.
- Si consiglia di trattenere l'arco di saldatura fino al completamento completo della connessione della giunzione.
- Non surriscaldare il metallo durante la saldatura. Dopo aver raggiunto il punto critico, la saldatura viene sospesa, il campione di metallo viene raffreddato, dopodiché è possibile riprendere il lavoro di saldatura.
- La pistola (torcia) deve essere spostata in modo uniforme, quindi puoi contare sull'ottenimento di un giunto saldato di alta qualità.
Saldatrice "Gorynych"
La saldatura multifunzionale "Gorynych" è una delle unità di saldatura più popolari della produzione nazionale. Questo è uno strumento davvero di alta qualità che ti consente di eseguire lavori di saldatura a casa con le tue mani. Va notato che la linea di apparecchiature Gorynych comprende dispositivi di varie capacità (8,10,12A).
Per i lavori domestici è perfetto un apparecchio da 8 A, un apparecchio da 10 A si distingue per il rapporto prezzo/prestazioni, ma un apparecchio da 12 A più potente è già considerato professionale. L'unità di saldatura del marchio Gorynych è piuttosto popolare sia in Russia che in Ucraina (in particolare a Zaporozhye) e in Bielorussia.
Gli artigiani domestici coinvolti nella lavorazione dei metalli si trovano ad affrontare la necessità di tagliare grezzi di metallo. Questo può essere fatto utilizzando una smerigliatrice angolare (smerigliatrice), una taglierina ad ossigeno o una taglierina al plasma.
- Bulgaro. La qualità del taglio è molto alta. Tuttavia è impossibile eseguire il taglio figurato, soprattutto se si tratta di fori interni con bordi curvi. Inoltre, ci sono restrizioni sullo spessore del metallo. È impossibile tagliare fogli sottili con una smerigliatrice. Il vantaggio principale è la convenienza;
- Taglierina ad ossigeno. Può tagliare un foro di qualsiasi configurazione. Ma in linea di principio è impossibile ottenere una riduzione uniforme. I bordi risultano strappati, con gocce di metallo fuso. Spessori superiori a 5 mm sono difficili da tagliare. Il dispositivo non è troppo costoso, ma richiede una grande scorta di ossigeno per funzionare;
- Taglierina al plasma. Questo dispositivo non può essere definito conveniente, ma il costo elevato è giustificato dalla qualità del taglio. Dopo il taglio, il pezzo praticamente non necessita di ulteriore lavorazione.
Considerando il prezzo proibitivo per la maggior parte degli artigiani domestici, molti artigiani "Kulibina" realizzano un taglierino al plasma.
Esistono diversi modi: puoi creare una struttura completamente da zero o utilizzare dispositivi già pronti. Ad esempio, da una saldatrice, leggermente modernizzata per nuovi compiti.
Realizzare un taglierino al plasma con le tue mani è un vero compito, ma prima devi capire come funziona.
Lo schema generale è mostrato nell'illustrazione:
Dispositivo di taglio al plasma
Alimentatore.
Può essere progettato in diversi modi. Il trasformatore ha dimensioni e peso grandi, ma consente di tagliare pezzi più spessi.
Il consumo di elettricità è più elevato, questo deve essere tenuto in considerazione quando si sceglie un punto di connessione. Tali alimentatori sono poco sensibili alle variazioni della tensione di ingresso.
Il taglio al plasma è utilizzato attivamente in molti settori industriali. Tuttavia, un taglierino al plasma è perfettamente in grado di essere utile a un maestro privato. Il dispositivo consente di tagliare qualsiasi materiale conduttivo e non conduttivo con alta velocità e qualità. La tecnologia del lavoro consente di elaborare qualsiasi parte o creare tagli sagomati, che vengono eseguiti da un arco plasma ad alta temperatura. Il flusso è creato da componenti di base: corrente elettrica e aria. Ma i vantaggi dell'utilizzo del dispositivo sono in qualche modo oscurati dal prezzo dei modelli di fabbrica. Per offrirti l'opportunità di lavorare, puoi creare una taglierina al plasma con le tue mani. Di seguito forniamo istruzioni dettagliate con la procedura e un elenco delle attrezzature necessarie.
Cosa scegliere: trasformatore o inverter?
A causa della presenza di caratteristiche e parametri dei dispositivi di taglio al plasma, è possibile dividerli in tipologie. Gli inverter e i trasformatori hanno guadagnato la massima popolarità. Il costo del dispositivo di ciascun modello sarà determinato dalla potenza dichiarata e dai cicli operativi.
Gli inverter sono leggeri, di dimensioni compatte e consumano una quantità minima di elettricità. Gli svantaggi dell'apparecchiatura includono una maggiore sensibilità alle variazioni di tensione. Non tutti gli inverter sono in grado di funzionare nelle condizioni specifiche della nostra rete elettrica. Se il sistema di protezione del dispositivo non funziona, è necessario contattare un centro assistenza. Inoltre, i tagliatori al plasma inverter hanno una limitazione di potenza nominale non superiore a 70 ampere e un breve periodo di accensione dell'apparecchiatura ad alta corrente.
Un trasformatore, tradizionalmente, è considerato più affidabile di un inverter. Anche con un notevole calo di tensione perdono solo una parte della potenza, ma non si rompono. Questa proprietà determina il costo più elevato. I tagliatori al plasma basati su un trasformatore possono funzionare ed essere accesi per un periodo di tempo più lungo. Attrezzature simili vengono utilizzate nelle linee automatiche CNC. L'aspetto negativo di una taglierina al plasma per trasformatore sarà il peso significativo, l'elevato consumo energetico e le dimensioni.
Lo spessore massimo del metallo che una taglierina al plasma può tagliare va da 50 a 55 millimetri. La potenza media dell'apparecchiatura è 150 - 180 A.
Costo medio dei dispositivi di fabbrica
La gamma di tagliatrici al plasma per il taglio manuale dei materiali è ormai davvero vasta. Anche le categorie di prezzo sono diverse. Il prezzo dei dispositivi è determinato dai seguenti fattori:
- Tipo di dispositivo;
- Produttore e paese di produzione;
- Profondità di taglio massima possibile;
- Modello.
Avendo deciso di esplorare la possibilità di acquistare un taglio al plasma, è necessario essere interessati al costo di elementi e componenti aggiuntivi per l'attrezzatura, senza i quali sarà difficile operare completamente. I prezzi medi per i dispositivi, a seconda dello spessore del metallo da tagliare, sono:
- Fino a 6 mm – 15.000 – 20.000 rubli;
- Fino a 10 mm – 20.000 – 25.000;
- Fino a 12 mm – 32.000 – 230.000;
- Fino a 17 mm – 45.000 – 270.000;
- Fino a 25 mm – 81.000 – 220.000;
- Fino a 30 mm – 150.000 – 300.000.
I dispositivi popolari sono "Gorynych", "Resanta" IPR-25, IPR-40, IPR-40 K.
Come puoi vedere la fascia di prezzo è ampia. A questo proposito, l'importanza di un taglierino al plasma fatto in casa è in aumento. Dopo aver studiato le istruzioni, è del tutto possibile creare un dispositivo che non sia in alcun modo inferiore nelle caratteristiche tecniche. Puoi selezionare un inverter o un trasformatore ad un prezzo significativamente inferiore ai prezzi presentati.
Principio operativo
Dopo aver premuto il pulsante di accensione, si avvia la fonte di energia elettrica, fornendo corrente ad alta frequenza allo strumento di lavoro. Si forma un arco (pilota) tra la punta situata nella taglierina (torcia al plasma) e l'elettrodo. Intervallo di temperatura da 6 a 8mila gradi. Vale la pena notare che l'arco di lavoro non viene creato istantaneamente, c'è un certo ritardo.
Quindi l'aria compressa entra nella cavità del plasmatron. Questo è lo scopo per cui è progettato un compressore. Passando attraverso la camera con un arco pilota sull'elettrodo, si riscalda e aumenta di volume. Il processo è accompagnato dalla ionizzazione dell'aria, che la trasforma in uno stato conduttivo.
Attraverso uno stretto ugello della torcia al plasma, il flusso di plasma risultante viene fornito al pezzo in lavorazione. La velocità del flusso è di 2 – 3 m/s. L'aria allo stato ionizzato può riscaldarsi fino a 30.000°C. In questo stato, la conduttività elettrica dell'aria è vicina alla conduttività degli elementi metallici.
Dopo che il plasma entra in contatto con la superficie da tagliare, l'arco pilota viene spento e l'arco di lavoro inizia a funzionare. Successivamente, viene effettuata la fusione nei punti di taglio, dai quali il metallo fuso viene soffiato con aria fornita.
Differenze tra dispositivi diretti e indiretti
Esistono vari tipi di dispositivi che differiscono nei principi di funzionamento. Nelle apparecchiature ad azione diretta si presuppone il funzionamento di un arco elettrico. Assume una forma cilindrica ed è direttamente collegato al flusso di gas. Il design di questa apparecchiatura consente di fornire un'elevata temperatura dell'arco (fino a 20.000°C) e un sistema di raffreddamento altamente efficiente per altri componenti del taglio al plasma.
Nei dispositivi ad azione indiretta si presuppone che il funzionamento sia meno efficiente. Ciò determina la loro minore distribuzione nella produzione. La caratteristica progettuale dell'apparecchiatura è che i punti attivi del circuito sono posizionati su speciali elettrodi di tungsteno o su un tubo. Vengono utilizzati più spesso per il riscaldamento e la spruzzatura, ma praticamente non vengono utilizzati per il taglio. Molto spesso utilizzato nelle riparazioni delle auto.
Una caratteristica comune è la presenza nella progettazione di un filtro dell'aria (prolunga la durata dell'elettrodo, garantisce un rapido avvio dell'apparecchiatura) e di un dispositivo di raffreddamento (crea le condizioni per il funzionamento a lungo termine del dispositivo senza interruzioni). Un indicatore eccellente è la capacità del dispositivo di funzionare continuamente per 1 ora con una pausa di 20 minuti.
Progetto
Con il giusto desiderio e abilità, chiunque può creare un taglierino al plasma fatto in casa. Ma affinché possa funzionare pienamente ed efficacemente è necessario seguire alcune regole. Si consiglia di provare un inverter, perché È lui che è in grado di garantire una fornitura di corrente stabile e un funzionamento stabile dell'arco. Di conseguenza, non ci saranno interruzioni e il consumo di elettricità sarà notevolmente ridotto. Ma vale la pena considerare che un taglio al plasma basato su inverter può far fronte a uno spessore di metallo più sottile rispetto a un trasformatore.
Componenti richiesti
Prima di iniziare i lavori di assemblaggio, è necessario preparare una serie di componenti, materiali e attrezzature:
- Convertitore o trasformatore di potenza adeguata. Per eliminare l'errore, è necessario determinare lo spessore di taglio pianificato. Sulla base di queste informazioni, seleziona il dispositivo giusto. Tuttavia, tenendo conto del taglio manuale, vale la pena scegliere un inverter, perché... pesa meno e consuma meno elettricità.
- Torcia al plasma o taglierina al plasma. Ci sono anche alcune peculiarità di scelta. È preferibile scegliere l'azione diretta per lavorare con materiali conduttivi e l'azione indiretta per materiali non conduttivi.
- Compressore d'aria compressa. È necessario prestare attenzione alla potenza nominale, perché deve far fronte al carico imposto e adeguarsi agli altri componenti.
Tubo flessibile per cavi. Necessario per collegare tutti i componenti del tagliatore al plasma e fornire aria alla torcia al plasma.
Selezione dell'alimentazione
Il funzionamento del taglio plasma è assicurato dall'alimentazione elettrica. Genera i parametri specificati di corrente elettrica e tensione e li fornisce all'unità di taglio. L'unità di alimentazione principale può essere:
- Invertitore;
- Trasformatore.
È necessario avvicinarsi alla scelta dell'alimentatore tenendo conto delle caratteristiche dei dispositivi sopra descritti.
Torcia al plasma
Una torcia al plasma è un generatore di plasma. Si tratta di uno strumento di lavoro in cui si forma un getto di plasma che taglia direttamente i materiali.
Le caratteristiche principali del dispositivo sono:
- Creazione di temperatura ultraelevata;
- Semplice regolazione della potenza attuale, avvio e arresto delle modalità operative;
- Dimensioni compatte;
- Affidabilità di funzionamento.
Strutturalmente la torcia al plasma è composta da:
- Elettrodo/catodo contenente zirconio o afnio. Questi metalli sono caratterizzati da un elevato livello di emissione termoionica;
- L'ugello è sostanzialmente isolato dall'elettrodo;
- Un meccanismo che fa ruotare il gas che forma plasma.
L'ugello e l'elettrodo sono materiali di consumo della torcia al plasma. Se un dispositivo di taglio al plasma elabora un pezzo di dimensioni fino a 10 millimetri, un set di elettrodi viene consumato entro 8 ore di funzionamento. L'usura avviene in modo uniforme, il che consente di cambiarli contemporaneamente.
Se l'elettrodo non viene sostituito tempestivamente, la qualità del taglio potrebbe essere compromessa: la geometria del taglio cambia o sulla superficie compaiono onde. L'inserto di afnio nel catodo si brucia gradualmente. Se ha una produzione superiore a 2 millimetri, l'elettrodo può bruciare e surriscaldare il plasmatron. Ciò significa che la sostituzione degli elettrodi nel momento sbagliato porterà al rapido guasto dei restanti elementi dello strumento di lavoro.
Tutti i plasmatron possono essere divisi in 3 gruppi di volumi:
- Arco elettrico - ha almeno un anodo e un catodo, collegati a una fonte di alimentazione a corrente continua;
- Alta frequenza: non ci sono elettrodi e catodi. La comunicazione con l'alimentatore è basata su principi induttivi/capacitivi;
- Combinato: funziona se esposto a corrente ad alta frequenza e scariche ad arco.
In base al metodo di stabilizzazione dell'arco, tutti i plasmatroni possono anche essere suddivisi in tipi a gas, acqua e magnetici. Un tale sistema è estremamente importante per il funzionamento dello strumento, perché forma una compressione del flusso e lo fissa sull'asse centrale dell'ugello.
Attualmente sono disponibili per la vendita varie modifiche delle torce al plasma. Potrebbe essere necessario studiare le offerte e acquistarne una già pronta. Tuttavia, è del tutto possibile realizzarne uno fatto in casa a casa. Questo richiede:
- Leva. È necessario fornire fori per i cavi.
- Pulsante.
- Un elettrodo appropriato progettato per la corrente.
- Isolante.
- Turbinatore di flusso.
- Ugello. Preferibilmente un set con diametri diversi.
- Mancia. È necessario prevedere una protezione dagli spruzzi d'acqua.
- Molla a distanza. Consente di mantenere uno spazio tra la superficie e l'ugello.
- Ugello per la rimozione dei depositi carboniosi e la smussatura.
Il lavoro può essere eseguito con una torcia al plasma grazie alle testine sostituibili con diversi diametri che dirigono il flusso di plasma verso la parte. È necessario prestare attenzione che, come gli elettrodi, si sciolgano durante il funzionamento.
L'ugello è fissato con un dado di serraggio. Direttamente dietro si trova un elettrodo e un isolante che impedisce l'accensione dell'arco nel posto sbagliato. Successivamente, viene posizionato un vortice di flusso per migliorare l'effetto dell'arco. Tutti gli elementi sono alloggiati in un involucro in fluoroplastica. Puoi fare alcune cose da solo, ma altre dovranno essere acquistate presso il negozio.
La torcia al plasma di fabbrica ti consentirà di lavorare senza surriscaldarti per un tempo più lungo grazie al sistema di raffreddamento ad aria. Tuttavia, per il taglio a breve termine questo non è un parametro importante.
Oscillatore
Un oscillatore è un generatore che produce corrente ad alta frequenza. Un elemento simile è incluso nel circuito della taglierina al plasma tra la fonte di alimentazione e la torcia al plasma. In grado di agire secondo uno dei seguenti schemi:
- Creazione di un impulso a breve termine che favorisce la formazione di un arco senza toccare la superficie del prodotto. Esternamente si presenta come un piccolo fulmine alimentato dall'estremità dell'elettrodo.
- Supporto a tensione costante con valore di alta tensione sovrapposto alla corrente di saldatura. Garantisce il mantenimento del mantenimento stabile dell'arco.
L'attrezzatura consente di creare rapidamente un arco e iniziare a tagliare il metallo.
Per la maggior parte hanno una struttura simile e sono costituiti da:
- Raddrizzatore di tensione;
- Unità di accumulo della carica (condensatori);
- Alimentatore;
- Modulo per la creazione di impulsi. Include un circuito oscillatorio e uno spinterometro;
- Blocco di controllo;
- Trasformatore elevatore;
- Dispositivo di monitoraggio della tensione.
Il compito principale è modernizzare la tensione in ingresso. La frequenza e il livello di tensione aumentano, riducendo il periodo di azione a meno di 1 secondo. La sequenza di lavoro è la seguente:
- Viene premuto il pulsante sulla taglierina;
- Nel raddrizzatore la corrente si livella e diventa unidirezionale;
- La carica si accumula nei condensatori;
- La corrente viene fornita al circuito oscillatorio degli avvolgimenti del trasformatore, aumentando il livello di tensione;
- L'impulso è controllato da un circuito di controllo;
- L'impulso crea una scarica sull'elettrodo, innescando un arco;
- L'impulso finisce;
- Dopo aver interrotto il taglio, l'oscillatore spurga la torcia al plasma per altri 4 secondi. In questo modo si ottiene il raffreddamento dell'elettrodo e della superficie trattata.
A seconda del tipo di oscillatore, può essere utilizzato in diversi modi. Tuttavia, la caratteristica generale è un aumento della tensione a 3000 - 5000 volt e una frequenza da 150 a 500 kHz. Le differenze principali risiedono negli intervalli di azione della corrente ad alta frequenza.
Per l'utilizzo in un tagliatore al plasma, si consiglia di utilizzare un oscillatore per l'accensione senza contatto dell'arco. Elementi simili vengono utilizzati per lavorare nelle saldatrici ad argon. Gli elettrodi di tungsteno al loro interno diventeranno rapidamente opachi se entrano in contatto con il prodotto. Includere un oscillatore nel circuito dell'apparecchio ti consentirà di creare un arco senza entrare in contatto con il piano della parte.
L'utilizzo di un oscillatore può ridurre significativamente la necessità di materiali di consumo costosi e migliorare il processo di taglio. L'attrezzatura opportunamente selezionata in base al lavoro pianificato consente di aumentarne la qualità e la velocità.
Elettrodi
Gli elettrodi svolgono un ruolo importante nel processo di creazione, mantenimento dell'arco e taglio diretto. La composizione contiene metalli che consentono all'elettrodo di non surriscaldarsi e di non collassare prematuramente quando si lavora con un arco ad alte temperature.
Quando si acquistano elettrodi per una taglierina al plasma, è necessario chiarirne la composizione. Il contenuto di berillio e torio crea fumi nocivi. Sono adatti al lavoro in condizioni adeguate, con un'adeguata protezione per il lavoratore, ovvero è necessaria una ventilazione aggiuntiva. Per questo motivo, per l'applicazione nella vita di tutti i giorni è meglio acquistare elettrodi di afnio.
Compressore e cavi - tubi flessibili
Il design della maggior parte delle macchine da taglio al plasma fatte in casa comprende compressori e tubi flessibili per dirigere l'aria verso la torcia al plasma. Questo elemento di design permette di riscaldare l'arco elettrico fino a 8000°C. Un'ulteriore funzione è quella di spurgare i canali di lavoro, liberandoli da contaminanti e rimuovendo la condensa. Inoltre, l'aria compressa aiuta a raffreddare i componenti del dispositivo durante il funzionamento a lungo termine.
Per azionare la taglierina al plasma è possibile utilizzare un compressore d'aria compressa convenzionale. Il ricambio d'aria viene effettuato tramite tubi sottili con connettori adeguati. All'ingresso si trova una valvola elettrica che regola il processo di alimentazione dell'aria.
Un cavo elettrico è posto nel canale dall'apparecchio al bruciatore. Pertanto è necessario posizionare qui un tubo di grande diametro che possa accogliere il cavo. L'aria che passa ha anche una funzione di ventilazione, poiché è in grado di raffreddare il filo.
La massa deve essere costituita da cavo con sezione pari a 5 mm2. Ci deve essere un morsetto. Se il contatto con il terreno è scarso, il passaggio dall'arco di lavoro all'arco di standby sarà problematico.
schema
Ora puoi trovare molti schemi con i quali puoi assemblare un dispositivo di alta qualità. Il video ti aiuterà a comprendere i simboli in dettaglio. È possibile selezionare un disegno schematico idoneo dell'apparecchiatura tra quelli presentati di seguito.
Assemblea
Prima di iniziare il processo di assemblaggio, è consigliabile chiarire la compatibilità dei componenti selezionati. Se non hai mai assemblato una taglierina al plasma con le tue mani prima, dovresti consultare artigiani esperti.
La procedura di assemblaggio presuppone la seguente sequenza:
- Preparare tutti i componenti assemblati;
- Assemblaggio del circuito elettrico. Secondo lo schema vengono collegati un inverter/trasformatore ed un cavo elettrico;
- Collegamento del compressore e dell'alimentazione dell'aria all'apparecchio e alla torcia al plasma mediante tubi flessibili;
- Per la vostra rete di sicurezza potete utilizzare un gruppo di continuità (UPS), tenendo conto della capacità della batteria.
La tecnologia dettagliata di assemblaggio delle apparecchiature è presentata nel video.
Controllo della taglierina al plasma
Dopo che tutti i nodi sono collegati in un'unica struttura, è necessario testarne la funzionalità.
Si prega di notare che i test e il lavoro con il tagliatore al plasma devono essere eseguiti indossando indumenti protettivi utilizzando dispositivi di protezione individuale.
È necessario accendere tutte le unità e premere il pulsante sulla torcia al plasma, fornendo elettricità all'elettrodo. In questo momento, nel plasmatron dovrebbe formarsi un arco ad alta temperatura, che passa tra l'elettrodo e l'ugello.
Se l'attrezzatura per il taglio al plasma assemblata è in grado di tagliare metalli fino a 2 cm di spessore, tutto viene eseguito correttamente. Va notato che un dispositivo fatto in casa realizzato con un inverter non sarà in grado di tagliare parti con uno spessore superiore a 20 millimetri, poiché non c'è abbastanza potenza. Per tagliare prodotti spessi, dovrai utilizzare un trasformatore come fonte di alimentazione.
Vantaggi di un dispositivo fatto in casa
I vantaggi forniti da una macchina per il taglio al plasma ad aria sono difficili da sopravvalutare. È in grado di tagliare la lamiera con precisione. Dopo il lavoro, non è necessario elaborare ulteriormente le estremità. Il vantaggio principale è la riduzione del tempo di lavoro.
Questi sono già motivi convincenti per assemblare da soli l'attrezzatura. Il circuito non è complicato, quindi chiunque può rifare a buon mercato un inverter o un dispositivo semiautomatico.
In conclusione, attiriamo la vostra attenzione sul fatto che è necessario che uno specialista esperto lavori con un taglio al plasma. È meglio se è un saldatore. Se hai poca esperienza, ti consigliamo di studiare prima la tecnologia per lavorare con foto e video, quindi iniziare a completare le attività assegnate.
