Cortador de plasma: cortador de plasma de metal de bricolaje a partir de un inversor. Cortadora de plasma de bricolaje desde un inversor Cortador de plasma de bricolaje desde un inversor de soldadura en detalle

09.08.2023

El corte por plasma de chapa se utiliza habitualmente en grandes industrias para la producción de piezas complejas. Puede cortar cualquier metal en máquinas industriales: acero normal e inoxidable, aluminio, cobre, latón y aleaciones superduras. También puedes hacer una cortadora de plasma con tus propias manos, y es un diseño completamente viable, aunque con capacidades algo limitadas.

No será adecuado para la producción a gran escala, pero cortar varias piezas en un taller metalúrgico, taller de carpintería metálica o en casa, en un garaje, por ejemplo, siempre funcionará. Al mismo tiempo, prácticamente no existen restricciones en cuanto a la complejidad de la configuración y la dureza del metal que se procesa. Las limitaciones se relacionan con el espesor del metal, el tamaño de la hoja y la velocidad de corte.

La forma más sencilla de construir una máquina de corte por plasma es basándose en una máquina de soldar inverter. Un cortador de plasma de bricolaje fabricado a partir de un inversor se distingue por su diseño, operatividad y accesibilidad relativamente simples de los componentes y piezas principales. Los que no se pueden adquirir se pueden fabricar de forma independiente en un taller con equipamiento medio.

Una máquina de corte por plasma casera no está equipada con un CNC; esta es su desventaja y su ventaja. La desventaja es que es difícil producir dos piezas absolutamente precisas cuando se operan manualmente. Incluso las series pequeñas de espacios en blanco se diferenciarán de alguna manera.

La ventaja es que no tienes que comprar una de las unidades más caras. No todos los ingenieros altamente calificados pueden fabricarlo, y ensamblarlo a partir de componentes prefabricados es lo mismo que comprar un dispositivo nuevo. Una cortadora móvil no necesita un CNC debido al resto de tareas que realiza.

Los principales componentes de un cortador de plasma casero son:

fuente de CC;
plasmatrón;
oscilador
compresor o cilindro de gas comprimido;
mangueras de conexión;
cable de energía.

Como puedes ver, el dispositivo no incluye nada particularmente complicado. Pero las dificultades comienzan con un examen más detenido de las características de una unidad en particular.

Fuente actual

Las características del corte por plasma requieren que la corriente sea al menos del nivel de una máquina de soldar de potencia media. Esta corriente es generada por un transformador de soldadura convencional y una máquina inversora. En el primer caso, la instalación será condicionalmente móvil: el gran peso y las dimensiones del transformador dificultarán su movimiento. En combinación con una bombona de gas comprimido o un compresor, el sistema resultará bastante voluminoso.

Además, los transformadores se caracterizan por una baja eficiencia, lo que provocará un mayor consumo de energía al cortar metal. El circuito que utiliza un inversor es algo más sencillo y cómodo de usar, además de más eficiente energéticamente. Un inversor de soldadura producirá una cortadora de plasma bastante compacta que puede cortar fácilmente metal de hasta 25-30 mm de espesor. Es para estos espesores que se utilizan las instalaciones industriales. el transformador podrá procesar piezas de trabajo más gruesas, pero esto será necesario con menos frecuencia. Todas las ventajas del corte por plasma se manifiestan precisamente en láminas finas y ultrafinas. Este:

precisión de línea;
bordes suaves;
sin salpicaduras de metal;
no hay zonas sobrecalentadas cerca de la interacción entre el arco y el metal.

Un cortador de plasma casero se ensambla sobre la base de cualquier máquina de soldar inversor. La cantidad de modos de funcionamiento no importa: solo se necesita corriente continua con una potencia de más de 30 A.

Antorcha de plasma

El segundo elemento más importante del cortador de plasma. Consideremos brevemente el principio de su funcionamiento. Un cortador de plasma consta de dos electrodos, uno de los cuales, el principal, está hecho de metal refractario y el segundo es una boquilla. Suele estar hecho de cobre. El electrodo principal sirve como cátodo, la boquilla como ánodo y, durante el funcionamiento, la parte conductora de corriente que se procesa.

En este caso, estamos considerando una antorcha de plasma directo para cortar metales. Se produce un arco entre la fresa y la pieza de trabajo. También existen sopletes de plasma indirectos que cortan con chorro de plasma, pero se analizarán a continuación. El cortador de plasma inversor está diseñado para acción directa.

Además del electrodo y la boquilla, que son consumibles y pueden reemplazarse a medida que se desgastan, el cuerpo del soplete de plasma contiene un aislante que separa las unidades de cátodo y ánodo y una pequeña cámara en la que se arremolina el gas suministrado. Se hace un orificio delgado en la boquilla cónica o semiesférica, a través del cual sale el gas calentado a una temperatura de 5000-3000 0 C.

El gas se suministra a la cámara desde un cilindro o desde un compresor a través de una manguera combinada con cables de alimentación, que forman un paquete de manguera y cable. Están conectados en una funda aislante o en forma de haz. El gas ingresa a la cámara a través de un tubo recto ubicado en la parte superior o lateral de la cámara de vórtice, que es necesario para que el medio de trabajo se mueva solo en una dirección.

¿Cómo funciona una antorcha de plasma?

El gas, que ingresa bajo presión al espacio entre la boquilla (ánodo) y el electrodo (cátodo), pasa silenciosamente al orificio de trabajo y escapa a la atmósfera. Cuando se enciende el oscilador, un dispositivo que genera una corriente pulsada de alta frecuencia, aparece un arco entre los electrodos, que se llama arco preliminar y calienta el gas ubicado en el espacio limitado de la cámara de combustión. La temperatura de calentamiento es tan alta que se convierte en otro tipo de estado físico: el plasma.

Este tipo de estado material se distingue por el hecho de que casi todos los átomos están ionizados, es decir, cargados eléctricamente. Además, la presión en la cámara aumenta bruscamente y el gas sale disparado en forma de chorro caliente. Cuando se acerca la antorcha de plasma a la pieza, aparece un segundo arco, más potente. Si la corriente del oscilador es de 30 a 60 A, entonces el arco de trabajo se produce a 180-200 A.

Este arco calienta además el gas, que se acelera bajo la influencia de fuerzas eléctricas a una velocidad extremadamente alta, hasta 1500 m/s. El efecto combinado de la alta temperatura del plasma y la velocidad del movimiento corta el metal en una línea muy fina. El espesor del corte depende de las propiedades de la boquilla.

De manera diferente funciona una antorcha de plasma indirecta, en la que una boquilla actúa como ánodo principal. No es un arco lo que sale del cortador, sino una corriente de plasma, un chorro que corta sustancias no conductoras. Los equipos caseros con este tipo de antorchas de plasma rara vez funcionan.

Debido a la complejidad y los ajustes sutiles, es casi imposible hacerlo usted mismo, a pesar de los sencillos dibujos que están disponibles en Internet. Funciona bajo altas presiones y temperaturas y se vuelve francamente peligroso si se hace incorrectamente. Puede ensamblar un cortador de plasma de acuerdo con los dibujos con sus propias manos a partir de piezas prefabricadas que se venden en tiendas de equipos de soldadura. Pero, como la mayoría de las máquinas y mecanismos, el ensamblaje a partir de componentes cuesta más que un cortador completo.

Oscilador

Se trata de una especie de titular que sirve para iniciar el arco preliminar. Para los versados en electrónica, su circuito es sencillo. El diagrama funcional se ve así:

Y el eléctrico es algo como esto (una de las opciones):

Puedes ver cómo se ve y funciona el oscilador casero en el vídeo. Si no tiene tiempo para ensamblar circuitos eléctricos y buscar piezas, utilice osciladores fabricados en fábrica, por ejemplo VSD-02. Sus características son las más adecuadas para trabajar con un inversor. La fuente de alimentación del plasmatrón se conecta en paralelo o en serie, según los requisitos de las instrucciones de un dispositivo en particular.

gas de trabajo

Antes de fabricar una cortadora de plasma, conviene delinear preliminarmente el alcance de su aplicación. Si va a trabajar solo con metales ferrosos, solo podrá arreglárselas con un compresor. El cobre, el titanio y el latón requieren nitrógeno y se encuentran en una mezcla de nitrógeno e hidrógeno. Los aceros de alta aleación se cortan en atmósfera de argón. En este caso, el dispositivo también está diseñado para gas comprimido.

Montaje del dispositivo

Debido a los numerosos y complejos componentes de una máquina de corte por plasma, es difícil colocarla en un estuche o caja portátil. Lo mejor es utilizar un carro de almacén para transportar mercancías. En él puede colocar de forma compacta un inversor, cilindros o compresor, un grupo de cables y mangueras. Es muy fácil trasladarlos dentro de un taller o taller. Si necesita viajar a otro sitio, todo se puede cargar en el remolque de un automóvil.

Las modernas máquinas de soldar con inversor cubren la mayoría de las necesidades para realizar uniones permanentes de piezas metálicas. Pero en algunos casos, será mucho más conveniente un dispositivo de un tipo ligeramente diferente, en el que el papel principal no lo desempeña un arco eléctrico, sino un flujo de gas ionizado, es decir, una máquina de soldadura por plasma. Comprarlo para uso ocasional no es muy rentable. Puedes hacer una máquina de soldar con tus propias manos.

Equipos y componentes

La forma más sencilla de fabricar una máquina de soldar por microplasma es a partir de una máquina de soldar inversor existente. Para completar esta actualización, necesitará los siguientes componentes:

cualquier soldadora inverter para soldadura TIG con o sin oscilador incorporado;
boquilla con electrodo de tungsteno de un soldador TIG;
cilindro de argón con reductor;
un pequeño trozo de varilla de tantalio o molibdeno con un diámetro y una longitud de hasta 20 mm;
tubo fluoroplástico;
tubos de cobre;
pequeños trozos de lámina de cobre de 1-2 mm de espesor;
balasto electrónico;
mangueras de goma;
entrada sellada;
abrazaderas;
alambrado;
terminales;
depósito de limpiaparabrisas de coche con bomba eléctrica;
Rectificador de alimentación de la bomba del limpiaparabrisas eléctrico.

Los trabajos de ajuste y fabricación de piezas y conjuntos nuevos requerirán el uso del siguiente equipo:

torno;
soldador eléctrico;
soplete con cilindro;
destornilladores;
alicates;
amperímetro;
voltímetro.

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Bases teóricas

Una máquina de soldadura por plasma puede ser de dos tipos principales: abierta y cerrada. El arco principal de una máquina de soldar de tipo abierto arde entre el cátodo central del soplete y la pieza de trabajo. Entre la boquilla, que sirve de ánodo, y el cátodo central, sólo arde un arco piloto para excitar el principal en cada momento. Una máquina de soldar de tipo cerrado tiene solo un arco entre el electrodo central y la boquilla.

Es bastante difícil hacer uno duradero según el segundo principio. Cuando la corriente principal de soldadura pasa a través de la boquilla del ánodo, este elemento experimenta enormes cargas térmicas y requiere una refrigeración de muy alta calidad y el uso de materiales adecuados. Es muy difícil garantizar la resistencia al calor de la estructura al fabricar usted mismo un dispositivo de este tipo. Al fabricar un dispositivo de plasma con sus propias manos, para mayor durabilidad, es mejor elegir un circuito abierto.

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Implementación práctica

A menudo, al fabricar una máquina de soldadura por plasma casera, la boquilla se mecaniza a partir de cobre. Si no hay alternativa, esta opción es posible, pero la boquilla se convierte en un consumible incluso cuando solo pasa una corriente de reserva a través de ella. Habrá que cambiarlo con frecuencia. Si puede conseguir un pequeño trozo de madera en rollo de molibdeno o tantalio, es mejor hacer una boquilla con ellos. Entonces puedes limitarte a una limpieza periódica.

El tamaño del orificio central de la boquilla se selecciona de forma experimental. Debe comenzar con un diámetro de 0,5 mm y perforarlo gradualmente hasta 2 mm hasta que el flujo de plasma sea satisfactorio.

El espacio cónico entre el cátodo central de tungsteno y la boquilla del ánodo debe ser de 2,5 a 3 mm.
La boquilla se enrosca en una camisa de refrigeración hueca, que está conectada al portaelectrodos central a través de un aislante fluoroplástico. El refrigerante circula por la camisa de refrigeración. Por eso, en la estación cálida se puede utilizar agua destilada, en invierno es mejor usar anticongelante.

La camisa de refrigeración consta de 2 tubos huecos de cobre. El interior con un diámetro y una longitud de unos 20 mm está situado en el extremo frontal del tubo exterior con un diámetro de unos 50 mm y una longitud de unos 80 mm. El espacio entre los extremos del tubo interior y las paredes del tubo exterior se sella con una fina lámina de cobre. En la camisa se sueldan tubos de cobre con un diámetro de 8 mm con un soplete de gas. El refrigerante entra y sale a través de ellos. Además, se debe soldar un terminal a la camisa de enfriamiento para suministrar una carga positiva.

En el tubo interior se realiza una rosca en la que se enrosca una boquilla extraíble fabricada con materiales resistentes al calor. También se corta una rosca interna en el extremo extendido del tubo exterior. En él se atornilla un anillo aislante de fluoroplástico. El portaelectrodos central se enrosca en el anillo.

Un tubo de suministro de argón del mismo diámetro que el de refrigeración se suelda a través de la pared del tubo exterior en el espacio entre la camisa de refrigeración y el aislante fluoroplástico.

El líquido del depósito del limpiaparabrisas circula a través de la camisa de refrigeración. La alimentación de la bomba de su motor eléctrico se realiza a través de un rectificador independiente de 12 V. En el depósito ya existe una salida para el suministro, el retorno del líquido se puede cortar a través de la pared o de la tapa del depósito. Para ello, se perfora un agujero en la tapa y se introduce un trozo de tubo a través del sello de presión. Las mangueras de goma para la circulación de líquidos y el suministro de argón están conectadas a sus tubos mediante abrazaderas.

La carga positiva se toma de la fuente de energía principal. Se selecciona un balastro electrónico adecuado para limitar la corriente a través de la superficie de la boquilla. La corriente eléctrica suministrada debe tener un valor constante en la región de 5-7 A. El valor de corriente óptimo se selecciona experimentalmente. Esta debe ser la corriente mínima que asegure una combustión estable del arco piloto.

El arco piloto entre la boquilla y el cátodo de tungsteno se puede excitar de dos maneras. Utilizando un oscilador integrado en la máquina de soldar o, en su defecto, mediante un método de contacto. La segunda opción requiere un diseño más complejo de la antorcha de plasma. Durante la excitación por contacto, el portaelectrodos central queda cargado por resorte con respecto a la boquilla.

Cuando se presiona el botón de goma de la varilla conectada al portaelectrodos, el extremo afilado del cátodo de tungsteno central hace contacto con la superficie cónica de la varilla. Durante un cortocircuito, la temperatura en el punto de contacto aumenta bruscamente, lo que permite iniciar un arco cuando un resorte separa el cátodo del ánodo. El contacto debe ser muy breve, de lo contrario se quemará la superficie de la boquilla.

La excitación de la corriente mediante un oscilador de alta frecuencia es preferible para la durabilidad de la estructura. Pero comprarlo o incluso fabricarlo hace que la soldadura por plasma no sea rentable.

Durante el funcionamiento, el terminal positivo de la máquina de soldar se conecta a la pieza sin lastre. Cuando la boquilla está a unos pocos milímetros de la pieza de trabajo, la corriente eléctrica pasa de la boquilla a la pieza de trabajo. Su valor aumenta hasta el establecido en la máquina de soldar y se intensifica la formación de plasma a partir de argón. Al ajustar el suministro de argón y la corriente de soldadura, se puede lograr la intensidad requerida del flujo de plasma desde la boquilla.

El corte de chapa es un proceso complejo que requiere el uso de equipos especiales. Una cortadora de plasma le ayudará a afrontar rápidamente la tarea, con la que podrá fabricar piezas de cualquier configuración. La unidad industrial puede trabajar con aluminio, acero inoxidable, latón, acero y aleaciones de alta resistencia.

Para las necesidades domésticas, puede hacer un cortador de plasma a partir de un inversor con sus propias manos en un taller doméstico. A pesar de que el dispositivo tendrá capacidades limitadas en cuanto a la configuración del producto resultante a partir de metales de diferente dureza, aparte del espesor del material y la velocidad de corte, no hay ninguna. Dependiendo de la potencia del dispositivo, éste se puede utilizar para soldar metales en gas argón.

Accesorios para el dispositivo

Para hacer un cortador de plasma, puede tomar un inversor de soldadura en serie, a partir del cual usted mismo puede hacer dibujos y diagramas de un cortador de plasma. Una unidad productiva se puede montar a partir de un conjunto de elementos:

Se recomienda basar la elección de la fuente de energía para completar un cortador de plasma casero en la intensidad de la corriente generada. Las propiedades positivas del equipo incluyen dimensiones generales óptimas, peso reducido y facilidad de uso. Un factor negativo del dispositivo es la dificultad a la hora de trabajar con una chapa de metal gruesa.

Por sus altas características técnicas, el corte de metales por plasma, que puedes realizar tú mismo en un taller privado, tiene un voltaje estable que incide en la calidad del corte. Un dispositivo basado en inversor, tiene alta eficiencia, un circuito de configuración simple, bajo consumo de energía eléctrica y ayuda a realizar trabajos en sitios con accesibilidad limitada.

Cómo hacer una cortadora de plasma.

Para hacer una antorcha de plasma con sus propias manos, cuyos diagramas, dibujos y descripciones se pueden encontrar en la red mundial, debe seleccionar cortadores de plasma de repuesto que le permitan obtener un chorro de corte del espesor requerido, mejorar la Calidad y eficiencia del corte. El proceso de trabajo requiere el cumplimiento de las precauciones de seguridad personal por parte del operador.

La formación de una corriente de aire comprimido, que se convierte en un chorro de plasma a alta temperatura, se lleva a cabo mediante un compresor especialmente diseñado. Para suministrar energía desde la red eléctrica y aire desde el compresor, un cortador de plasma casero hecho con un inversor de soldadura utiliza un paquete de cables y mangueras. La manguera suministra gas argón a través de una tubería hacia la cámara de vórtice con una salida en una dirección.

Un dispositivo para cortar metales fabricado en un taller doméstico puede realizar otros tipos de trabajos. Para fabricar un dispositivo de alto rendimiento a partir de un inversor doméstico de acción directa, necesitará:

mesa;
elementos escalonados;
piezas de guía;
Bloque de control;
Correaje.

Un cortador de plasma directo es un elemento que consta de dos electrodos: el principal y la boquilla de cobre, o ánodo. El electrodo principal, o cátodo, está hecho de un metal refractario; el elemento conductor de corriente es el material que se está procesando. El corte de metal se realiza mediante un arco de plasma que se produce entre la boquilla y el metal.

Además de los consumibles, la cortadora de plasma inversor tiene un aislante y cámaras de combustión para argón. Cuando se enciende el oscilador, el gas que sale por el orificio de la boquilla con un cuerpo cerámico a alta presión se calienta a una temperatura de + 5000 C, se convierte en plasma y actúa sobre una estrecha tira de metal. Al separar elementos, se forma una superficie lisa en el lugar del corte, el proceso no crea salpicaduras ni bordes rasgados.

Si no es posible fabricar un oscilador usted mismo a partir de piezas, puede reemplazarlo con un dispositivo VDS-02 fabricado en fábrica. Las características técnicas del dispositivo le permiten conectarlo en paralelo o en serie al inversor.

Para montar y desmontar rápidamente el dispositivo, los expertos recomiendan utilizar terminales o abrazaderas especiales.

Propiedad de un dispositivo casero.

A diferencia de una máquina de soldar convencional, un cortador de plasma ensamblado por usted mismo funciona con un sistema de control de encendido; la chispa primaria del encendedor se obtiene del oscilador incorporado. Una vez formado el plasma, el sistema se apaga mediante un relé que responde a la cantidad de corriente del inversor de carga. Para formar plasma, la presión del medio de trabajo debe alcanzar las 2,5 atm, cuyo valor puede ser proporcionado por un compresor inverter para automóviles o con un receptor.

Se recomienda incluir una caja de cambios en el paquete de equipamiento., lo que le permite mantener la presión del gas a un nivel constante. El costo del dispositivo se amortizará rápidamente si se utiliza para pintar un objeto con una pistola rociadora. Los productos caseros hechos a mano muestran buenos resultados cuando se trabaja tanto con chapa de 1 mm de espesor como con piezas de acero de hasta 20 mm de espesor. La calidad del trabajo será mayor que en una máquina CNC.

Trabajar con un dispositivo de tipo plasma se diferencia de soldar metales con electrodos. El proceso de procesamiento de una pieza de trabajo con un dispositivo del primer tipo consiste en las peculiaridades del proceso tecnológico. Para una cortadora de plasma manual, necesitará un suministro de juntas para mangueras; la falta de consumibles puede provocar daños a la unidad.

Siempre debe haber disponible un quemador como elemento de repuesto., ya que la boquilla se calienta y enfría rápidamente al realizar las tareas. También es importante tener en stock electrodos refractarios de circonio, torio, berilio o hafnio. Cuando se utilizan electrodos para fines especiales, debe recordarse que cuando se calienta, el berilio libera óxidos radiactivos y el torio libera elementos tóxicos volátiles.

Para cortar metal según el mismo tipo de programa, es mejor utilizar un cortador de plasma de una modificación separada, que está equipado con cubiertas protectoras para las manos del operador. El funcionamiento del equipo está asociado con una amenaza para la vida y la salud del personal; solo los especialistas altamente calificados pueden trabajar con la instalación de plasma.

Los artesanos del hogar que se dedican al procesamiento de metales se enfrentan a la necesidad de cortar espacios en blanco de metal. Esto se puede hacer usando una amoladora angular (amoladora), un cortador de oxígeno o un cortador de plasma.

Búlgaro. La calidad del corte es muy alta. Sin embargo, no se pueden realizar cortes rizados, especialmente si se trata de agujeros internos con bordes curvos. Además, existen restricciones en cuanto al grosor del metal. No se pueden cortar láminas finas con una amoladora. La principal ventaja es la asequibilidad;
Cortador de oxígeno. Puede cortar un agujero de cualquier configuración. Pero lograr un recorte equitativo es, en principio, imposible. Los bordes quedan rasgados, con gotas de metal derretido. Los espesores superiores a 5 mm son difíciles de cortar. El dispositivo no es demasiado caro, pero requiere un gran suministro de oxígeno para funcionar;
Cortador de plasma. Este dispositivo no se puede considerar asequible, pero el alto costo se justifica por la calidad del corte. Después del corte, la pieza de trabajo prácticamente no necesita procesamiento adicional.

Teniendo en cuenta el precio prohibitivo para la mayoría de los artesanos del hogar, muchos artesanos "Kulibina" fabrican una cortadora de plasma.

Hay varias formas: puede crear una estructura completamente desde cero o utilizar dispositivos ya preparados. Por ejemplo, de una máquina de soldar, algo modernizada para nuevas tareas.

Hacer un cortador de plasma con sus propias manos es una tarea real, pero primero debe comprender cómo funciona.

El diagrama general se muestra en la ilustración:

Dispositivo cortador de plasma

Unidad de poder.

Se puede diseñar de diferentes maneras. El transformador tiene grandes dimensiones y peso, pero permite cortar piezas más gruesas.

El consumo de electricidad es mayor, esto hay que tenerlo en cuenta a la hora de elegir un punto de conexión. Estas fuentes de alimentación son poco sensibles a los cambios en el voltaje de entrada.

Por el contrario, el inversor es compacto, liviano y de alta eficiencia, lo que explica su popularidad en talleres domésticos, pequeños garajes y talleres.

Te permite cubrir la mayoría de necesidades de trabajos de soldadura, pero para un corte de alta calidad necesitas una máquina láser o una cortadora de plasma.

El equipo láser es muy caro y una cortadora de plasma tampoco es barata. El espesor pequeño tiene excelentes características que son inalcanzables cuando se utiliza soldadura eléctrica. Al mismo tiempo, la unidad de potencia del cortador de plasma tiene en gran medida las mismas características.

Existe el deseo de ahorrar dinero y, con algunas modificaciones, utilizarlo para el corte por plasma. Resultó que esto es posible y que se pueden encontrar muchas formas de convertir máquinas de soldar, incluidas las inversoras, en cortadoras de plasma.

Una máquina de corte por plasma es el mismo inversor de soldadura con un oscilador y un soplete de plasma, un cable de trabajo con abrazadera y un compresor externo o interno. A menudo, el compresor se utiliza externamente y no está incluido en el paquete.

Si el propietario de un inversor de soldadura también tiene un compresor, entonces puede conseguir un cortador de plasma casero comprando un soplete de plasma y fabricando un oscilador. El resultado es una máquina de soldar universal.

Principio de funcionamiento del quemador.

El funcionamiento de un aparato de soldadura y corte por plasma (cortador de plasma) se basa en el uso del plasma, el cuarto estado de la materia, como herramienta de corte o soldadura.

Para obtenerlo se requiere alta temperatura y gas a alta presión. Cuando se crea un arco eléctrico entre el ánodo y el cátodo del quemador, se mantiene una temperatura de varios miles de grados.

Formación de plasma

Si en tales condiciones se hace pasar una corriente de gas a través de un arco, se ionizará, aumentará su volumen varios cientos de veces y se calentará hasta una temperatura de 20-30 mil °C, convirtiéndose en plasma. La alta temperatura derrite casi instantáneamente cualquier metal.

A diferencia de un proyectil acumulativo, el proceso de formación de plasma en un plasmatrón es ajustable.

El ánodo y el cátodo de una cortadora de plasma están ubicados a una distancia de varios milímetros entre sí. El oscilador genera una corriente pulsada de alta magnitud y frecuencia, la pasa entre el ánodo y el cátodo, lo que provoca la aparición de un arco eléctrico.

Después de esto, se hace pasar gas a través del arco, que se ioniza. Como todo sucede en una cámara cerrada con un orificio de salida, el plasma resultante sale a gran velocidad.

A la salida del soplete cortador de plasma, alcanza una temperatura de 30.000 ° y funde cualquier metal. Antes de comenzar a trabajar, se conecta un cable de tierra a la pieza de trabajo mediante una abrazadera potente.

Cuando el plasma llega a la pieza de trabajo, una corriente eléctrica comienza a fluir a través del cable de masa y el plasma alcanza su máxima potencia. La corriente alcanza los 200-250 A. El circuito ánodo-cátodo se interrumpe mediante un relé.

corte

Cuando el arco principal del cortador de plasma desaparece, este circuito se vuelve a encender evitando que el plasma desaparezca. El plasma desempeña el papel de electrodo en la soldadura por arco eléctrico, conduce corriente y, por sus propiedades, crea una zona de alta temperatura en la zona de contacto con el metal.

El área de contacto entre el chorro de plasma y el metal es pequeña, la temperatura es alta, el calentamiento se produce muy rápidamente, por lo que prácticamente no hay tensión ni deformación de la pieza de trabajo.

El corte es suave, fino y no requiere procesamiento adicional. Bajo la presión del aire comprimido, que se utiliza como fluido de trabajo de plasma, se expulsa el metal líquido y se obtiene un corte de alta calidad.

Cuando se utilizan gases inertes con una cortadora de plasma, se pueden realizar soldaduras de alta calidad sin los efectos nocivos del hidrógeno.

Antorcha de plasma de bricolaje

Al fabricar un cortador de plasma a partir de un inversor de soldadura con sus propias manos, la parte más difícil del trabajo es hacer un cabezal de corte de alta calidad (antorcha de plasma).

Herramientas y materiales

Si fabrica un cortador de plasma con sus propias manos, es más fácil utilizar aire como fluido de trabajo. Para la producción necesitarás:

Los consumibles del cortador de plasma en forma de boquillas y electrodos deben comprarse en una tienda de equipos de soldadura. Se queman durante el proceso de corte y soldadura, por lo que tiene sentido comprar varias piezas para cada diámetro de boquilla.

Cuanto más fino sea el metal a cortar, más pequeño debe ser el orificio de la boquilla del soplete para el corte por plasma. Cuanto más grueso sea el metal, mayor será la abertura de la boquilla. La boquilla más utilizada es la de 3 mm de diámetro, cubre una amplia gama de espesores y tipos de metales.

Asamblea

Las boquillas de la antorcha para el corte por plasma están fijadas con una tuerca de sujeción. Directamente detrás de él hay un electrodo y una funda aislante, que no permite que se produzca un arco en un lugar innecesario del dispositivo.

Luego hay un remolino de flujo que lo dirige al punto deseado. Toda la estructura está colocada en una caja de fluoroplástico y metal. Un tubo para conectar una manguera de aire está soldado a la salida del tubo en el mango del soplete cortador de plasma.

Electrodos y cable

La antorcha de plasma requiere un electrodo especial hecho de material refractario. Suelen estar hechos de torio, berilio, hafnio y circonio. Se utilizan debido a la formación de óxidos refractarios en la superficie del electrodo durante el calentamiento, lo que aumenta la duración de su funcionamiento.

Cuando se utiliza en casa, es preferible utilizar electrodos de hafnio y circonio. Al cortar metal, no producen sustancias tóxicas, a diferencia del torio y el berilio.

El cable del inversor y la manguera del compresor al soplete cortador de plasma deben colocarse en un tubo o manguera corrugada, lo que garantizará el enfriamiento del cable en caso de calentamiento y la facilidad de operación.

La sección transversal del cable de cobre debe ser de al menos 5-6 mm2. La abrazadera al final del cable debe garantizar un contacto confiable con la parte metálica; de lo contrario, el arco del arco piloto no se transferirá al arco principal.

El compresor en la salida debe tener un reductor para obtener una presión normalizada en la antorcha de plasma.

Opciones de acción directa e indirecta

El diseño de una antorcha para corte por plasma es bastante complejo; es difícil hacerlo en casa, incluso con varias máquinas y herramientas, sin un trabajador altamente calificado. Es por eso La fabricación de piezas de antorcha de plasma debe confiarse a especialistas., o mejor aún, cómpralo en una tienda. La antorcha de plasma de acción directa se describió anteriormente; solo puede cortar metales.

Existen cortadoras de plasma con cabezales de acción indirecta. También son capaces de cortar materiales no metálicos. En ellos, el papel del ánodo lo desempeña la boquilla, y el arco eléctrico se encuentra dentro del soplete cortador de plasma, solo el chorro de plasma sale bajo presión.

A pesar de la simplicidad del diseño, el dispositivo requiere ajustes muy precisos, prácticamente no se utiliza en la producción amateur.

Refinamiento del inversor.

Para utilizar una fuente de alimentación inversora para una cortadora de plasma, es necesario modificarla. Debe conectarle un oscilador con una unidad de control, que servirá como iniciador que enciende el arco.

Hay muchos circuitos osciladores, pero el principio de funcionamiento es el mismo. Cuando se activa el oscilador, pasan pulsos de alto voltaje entre el ánodo y el cátodo, que ionizan el aire entre los contactos. Esto conduce a una disminución de la resistencia y provoca un arco eléctrico.

Luego se abre la válvula eléctrica de gas y comienza a pasar aire a presión entre el ánodo y el cátodo a través de un arco eléctrico. Al convertirse en plasma y llegar a la pieza de metal, el chorro cierra un circuito a través de ella y del cable de masa.

Una corriente principal de aproximadamente 200 A comienza a fluir a través del nuevo circuito eléctrico. Esto activa el sensor de corriente, que apaga el oscilador. El diagrama funcional del oscilador se muestra en la figura.

Diagrama funcional del oscilador.

Si no tiene experiencia trabajando con circuitos eléctricos, puede utilizar un oscilador fabricado en fábrica del tipo VSD-02. Dependiendo de las instrucciones de conexión, se conectan en serie o en paralelo al circuito de alimentación del plasmatrón.

Antes de fabricar una cortadora de plasma, primero debes determinar con qué metales y con qué espesor deseas trabajar. Para trabajar con metales ferrosos es suficiente un compresor.

Para cortar metales no ferrosos se necesita nitrógeno; el acero de alta aleación requiere argón. En este sentido, es posible que necesite un carro para transportar cilindros de gas y engranajes reductores.

Como cualquier equipo y herramienta, una máquina de soldar con cabezal de plasma requiere cierta habilidad por parte del usuario. El movimiento del cortador debe ser uniforme, la velocidad depende del espesor del metal y de su tipo.

El movimiento lento da como resultado un corte ancho con bordes irregulares. Si se mueve rápidamente, el metal no se cortará en todos los lugares. Con la habilidad adecuada, puede obtener un corte uniforme y de alta calidad.