Il principio di funzionamento della taglierina al plasma

Il taglio al plasma è ampiamente utilizzato in vari settori: ingegneria meccanica, costruzione navale, produzione pubblicitaria, servizi pubblici, fabbricazione di metalli e altri settori. Inoltre, in un’officina privata, può tornare utile anche una taglierina al plasma. Dopotutto, con l’aiuto di esso puoi tagliare in modo rapido ed efficiente qualsiasi materiale conduttivo, nonché alcuni materiali non conduttivi: plastica, pietra e legno. Il taglio di tubi, lamiere, l’esecuzione di tagli sagomati o la realizzazione di un pezzo possono essere facilmente, rapidamente e comodamente utilizzando la tecnologia di taglio al plasma. Il taglio viene eseguito con un arco plasma ad alta temperatura, che richiede solo una sorgente di corrente, una torcia e aria. In modo che lavorare con la taglierina al plasma sia facile e il taglio sia bello e uniforme, non interferisca con la conoscenza del principio di funzionamento della taglierina al plasma, che darà un’idea di base di come è possibile controllare il processo di taglio.

Dispositivo di taglio al plasma

Il dispositivo chiamato “plasma cutter” è composto da diversi elementi: Alimentazione elettrica, taglierina al plasma / al plasmatron, compressore d’aria e cavo-flessibile.

Alimentatore per taglierina al plasma fornisce una certa corrente al plasmatron. Può essere un trasformatore o un inverter.

I trasformatori sono più pesanti, consumano più energia, ma sono meno sensibili alle cadute di tensione e possono essere utilizzati per tagliare pezzi più spessi.

Gli inverter sono più leggeri, più economici, più economici in termini di consumo energetico, ma allo stesso tempo consentono di tagliare pezzi di minor spessore. Pertanto, vengono utilizzati nelle piccole industrie e nelle officine private. Inoltre, l’efficienza delle taglierine al plasma inverter è del 30% superiore a quella di quelle del trasformatore, hanno una combustione dell’arco più stabile. Sono utili anche per lavorare in luoghi difficili da raggiungere..

Plasmatron o come viene anche chiamato “Taglio al plasma” è l’elemento principale della taglierina al plasma. In alcune fonti, è possibile trovare una menzione di un plasmatron in un contesto tale che si potrebbe pensare che “plasmatron” e “taglio al plasma” siano concetti identici. In realtà non è così: il plasmatron è la fresa stessa, con l’aiuto della quale viene tagliato il pezzo.

Gli elementi principali di un plasma cutter / plasmatron sono ugello, elettrodo, dispositivo di raffreddamento / isolante tra loro e il canale per l’alimentazione dell’aria compressa.

Il diagramma della taglierina al plasma mostra chiaramente la posizione di tutti gli elementi della taglierina al plasma.

All’interno del corpo torcia c’è elettrodo, che serve ad eccitare un arco elettrico. Può essere costituito da afnio, zirconio, berillio o torio. Questi metalli sono accettabili per il taglio al plasma ad aria perché durante il funzionamento si formano ossidi refrattari sulla loro superficie, che impediscono la distruzione dell’elettrodo. Tuttavia, non tutti questi metalli vengono utilizzati perché gli ossidi di alcuni di essi possono essere dannosi per la salute dell’operatore. Ad esempio, l’ossido di torio è tossico e l’ossido di berillio è radioattivo. Pertanto, il metallo più comune per la produzione di elettrodi plasmatron è l’afnio. Meno comunemente, altri metalli.

Ugello Plasmatron comprime e forma un getto di plasma, che fuoriesce dal canale di uscita e taglia il pezzo. Le capacità e le caratteristiche della taglierina al plasma, così come la tecnologia di lavoro con essa, dipendono dalle dimensioni dell’ugello. La dipendenza è la seguente: il diametro dell’ugello determina quanta aria può attraversarlo per unità di tempo e la larghezza di taglio, la velocità di raffreddamento e la velocità del plasmatron dipendono dal volume d’aria. Molto spesso, l’ugello del plasmatron ha un diametro di 3 mm. Anche la lunghezza dell’ugello è un parametro importante: più lungo è l’ugello, più netto e migliore è il taglio. Ma devi stare più attento con questo. Un ugello troppo lungo si rompe più velocemente.

Compressore per una taglierina al plasma, è necessaria l’alimentazione dell’aria. La tecnologia di taglio al plasma prevede l’utilizzo di gas: plasma-formatura e schermatura. Le macchine per il taglio al plasma, progettate per amperaggi fino a 200 A, utilizzano solo aria compressa, sia per la creazione del plasma che per il raffreddamento. Questo dispositivo è sufficiente per tagliare pezzi di spessore 50 mm. Una macchina per il taglio al plasma industriale utilizza altri gas: elio, argon, ossigeno, idrogeno, azoto e loro miscele.

Pacchetto cavo-tubo collega l’alimentatore, il compressore e la torcia al plasma. Un cavo elettrico fornisce corrente da un trasformatore o inverter per eccitare un arco elettrico, e attraverso il tubo scorre aria compressa, necessaria per la formazione del plasma all’interno della torcia plasma. Più in dettaglio, cosa succede esattamente nella torcia al plasma, descriveremo di seguito..

Il principio di funzionamento della taglierina al plasma

Non appena viene premuto il pulsante di accensione, la fonte di alimentazione (trasformatore o inverter) inizia a fornire correnti ad alta frequenza alla torcia al plasma. Di conseguenza, si verifica un arco elettrico in standby all’interno del plasmatron, la cui temperatura è di 6000 – 8000 °. L’arco pilota è acceso tra l’elettrodo e la punta dell’ugello a causa del fatto che la formazione di un arco tra l’elettrodo e il pezzo da lavorare immediatamente è difficile. Il post dell’arco pilota riempie l’intero canale.

Dopo l’emergere dell’arco pilota, l’aria compressa inizia a fluire nella camera. Esce dall’ugello, passa attraverso un arco elettrico, a seguito del quale si riscalda e aumenta di volume 50-100 volte. Inoltre, l’aria viene ionizzata e cessa di essere un dielettrico, acquisendo proprietà conduttive.

L’ugello del plasmatron ristretto verso il basso comprime l’aria, ne forma un flusso, che viene espulso dall’ugello ad una velocità di 2 – 3 m / s. La temperatura dell’aria in questo momento può raggiungere i 25.000 – 30.000 ° C. È questa aria ionizzata ad alta temperatura che è in questo caso plasma. La sua conduttività elettrica è approssimativamente uguale alla conduttività elettrica del metallo in lavorazione.

Nel momento in cui il plasma fuoriesce dall’ugello ed entra in contatto con la superficie del metallo in lavorazione, l’arco di taglio è acceso, e l’arco di servizio si estingue. L’arco di taglio / lavoro riscalda il pezzo in lavorazione al taglio – localmente. Il metallo si scioglie, appare un taglio. Sulla superficie del metallo da tagliare compaiono particelle del metallo appena fuso, che vengono soffiate via da esso dal flusso d’aria che fuoriesce dall’ugello. Questa è la tecnologia più semplice per il taglio al plasma del metallo.

punto del catodo l’arco plasma deve trovarsi esattamente al centro dell’elettrodo/catodo. Per garantire ciò, viene utilizzata una cosiddetta alimentazione di aria compressa a vortice o tangenziale. Se l’alimentazione del vortice è disturbata, il punto del catodo viene spostato rispetto al centro dell’elettrodo insieme all’arco plasma. Ciò può portare a conseguenze spiacevoli: l’arco plasma brucerà in modo instabile, potrebbero formarsi due archi contemporaneamente e, nel peggiore dei casi, la torcia plasma potrebbe guastarsi..

Se la portata dell’aria viene aumentata, la portata del plasma aumenterà e aumenterà anche la velocità di taglio. Se si aumenta il diametro dell’ugello, la velocità diminuirà e la larghezza del taglio aumenterà. La velocità del flusso del plasma è di circa 800 m/s ad una corrente di 250 A.

Anche la velocità di taglio è un parametro importante. Più è grande, più sottile è il taglio. Se la velocità è bassa, la larghezza del taglio aumenta. Se la corrente aumenta, accade lo stesso: aumenta la larghezza del taglio. Tutte queste sottigliezze si riferiscono direttamente alla tecnologia di lavoro con una taglierina al plasma.

Parametri della taglierina al plasma

Tutti i tagliatori al plasma possono essere suddivisi in due categorie: tagliatori al plasma manuali e tagliatori a macchina..

Tagliatrici al plasma manuali utilizzato nella vita di tutti i giorni, nelle piccole industrie e nelle officine private per la fabbricazione e la lavorazione di parti. La loro caratteristica principale è che la torcia al plasma è tenuta nelle mani dell’operatore, guida la taglierina lungo la linea del taglio futuro, tenendola in peso. Di conseguenza, il taglio è liscio, ma non perfetto. E le prestazioni di questa tecnologia sono piccole. Per rendere il taglio più uniforme, senza cedimenti e scorie, viene utilizzato un apposito fermo per guidare la torcia plasma, che viene posizionato sull’ugello. Il fermo viene premuto contro la superficie del pezzo da lavorare e non resta che guidare la fresa senza preoccuparsi se viene mantenuta la distanza richiesta tra il pezzo e l’ugello.

Per una taglierina al plasma manuale, il prezzo dipende dalle sue caratteristiche: massima resistenza alla corrente, spessore del pezzo in lavorazione e versatilità. Ad esempio, ci sono modelli che possono essere utilizzati non solo per il taglio dei metalli, ma anche per la saldatura. Possono essere distinti dai loro segni:

• TAGLIO – taglio;
• TIG – saldatura ad arco di argon;
• MMA – Saldatura ad arco con elettrodo a elettrodo.

Ad esempio, la taglierina al plasma FoxWeld Plasma 43 Multi combina tutte le funzioni di cui sopra. Il suo costo è di 530 – 550 USD. Specifiche del plasma: 60 A amperaggio, spessore del pezzo fino a 11 mm.

A proposito, la forza attuale e lo spessore del pezzo sono i parametri principali con cui viene selezionata la taglierina al plasma. E sono interconnessi.

Maggiore è la corrente, più forte è l’arco plasma, che fonde il metallo più velocemente. Quando si sceglie una taglierina al plasma per esigenze specifiche, è necessario sapere esattamente quale metallo dovrà essere lavorato e quale spessore. La tabella seguente mostra quanta corrente è necessaria per tagliare 1 mm di metallo. Si prega di notare che per la lavorazione di metalli non ferrosi è richiesto un amperaggio elevato. Tienilo in considerazione quando guardi le caratteristiche della taglierina al plasma nel negozio, lo spessore del pezzo in metallo ferroso è indicato sul dispositivo. Se hai intenzione di tagliare rame o altri metalli non ferrosi, è meglio calcolare tu stesso l’amperaggio richiesto..

Ad esempio, se si desidera tagliare rame con uno spessore di 2 mm, è necessario moltiplicare 6 A per 2 mm, si ottiene una taglierina al plasma con una corrente di 12 A. Se si desidera tagliare acciaio con uno spessore di 2 mm, quindi moltiplichiamo 4 A per 2 mm, otteniamo un’intensità di corrente di 8 A. Prendi solo una taglierina al plasma con un margine, poiché le caratteristiche specificate sono massime, non nominali. Puoi lavorarci solo per un breve periodo..

Macchina da taglio al plasma CNC utilizzati negli impianti di produzione per la fabbricazione di parti o per la lavorazione di pezzi. CNC sta per Controllo Numerico. La macchina funziona secondo un determinato programma con il minimo coinvolgimento dell’operatore, che esclude al massimo il fattore umano nella produzione e aumenta significativamente la produttività. La qualità del taglio da parte della macchina è ideale, non è necessaria alcuna lavorazione aggiuntiva dei bordi. E, soprattutto, tagli ricci e precisione eccezionale. È sufficiente inserire lo schema di taglio nel programma e l’apparato può realizzare qualsiasi figura intricata con perfetta precisione. Il prezzo per una macchina per il taglio al plasma è molto più alto rispetto a una macchina per il taglio al plasma manuale. Innanzitutto, viene utilizzato un grande trasformatore. In secondo luogo, una tabella, un portale e delle guide speciali. A seconda della complessità e delle dimensioni del dispositivo, il prezzo può essere di 3000 USD. fino a 20.000 USD.

Le macchine per il taglio al plasma utilizzano l’acqua per il raffreddamento, quindi possono lavorare l’intero turno senza interruzioni. Il cosiddetto ciclo di lavoro (ciclo di lavoro) è del 100%. Anche se con i dispositivi manuali può essere del 40%, il che significa quanto segue: la taglierina al plasma funziona per 4 minuti e impiega 6 minuti per raffreddarsi.

Taglierina al plasma con le tue mani

Sarebbe più ragionevole acquistare una taglierina al plasma già pronta e fabbricata in fabbrica. In tali dispositivi, tutto viene preso in considerazione, regolato e funziona nel modo più perfetto possibile. Ma alcuni artigiani di “Kulibina” riescono a realizzare un taglio al plasma con le proprie mani. I risultati non sono molto soddisfacenti, in quanto la qualità del taglio è scadente. Ad esempio, daremo una versione ridotta di come puoi realizzare da solo un cutter al plasma. Facciamo subito una riserva che lo schema è tutt’altro che ideale e dà solo un concetto generale del processo.

Quindi, il trasformatore per la taglierina al plasma dovrebbe avere una caratteristica I – V decrescente.

Esempio nella foto: avvolgimento primario – in basso, secondario – in alto. Tensione – 260 V. Sezione degli avvolgimenti – 45 mm2, ogni sbarra 6 mm2. Se si imposta la corrente a 40 A, la tensione scende a 100 V. Anche l’induttanza ha una sezione trasversale di 40 mm2, è stata avvolta con lo stesso bus, solo circa 250 giri.

Per funzionare, hai bisogno di un compressore d’aria, ovviamente, fabbricato in fabbrica. In questo caso è stata utilizzata un’unità con una capacità di 350 l / min..

Taglierina al plasma fatta in casa – schema di lavoro.

È meglio acquistare un plasmatron dalla fabbrica, costerà circa 150-200 USD. In questo esempio, il plasmatron è stato realizzato indipendentemente: un ugello di rame (5 cu) e un elettrodo di afnio (3 cu), il resto era “artigianale”. A causa di ciò che i materiali di consumo si sono rapidamente guastati.

Il circuito funziona così: c’è un pulsante di avviamento sulla taglierina, quando viene premuto il relè (p1) fornisce tensione alla centralina, il relè (p2) fornisce tensione al trasformatore, poi fa entrare aria per soffiare il plasma torcia. L’aria asciuga la camera della torcia al plasma da possibile condensa e fa fuoriuscire tutto ciò che non è necessario, per questo ha 2 – 3 secondi. È con questo ritardo che viene attivato il relè (p3), che fornisce alimentazione all’elettrodo per l’accensione dell’arco. Quindi si accende l’oscillatore, che ionizza lo spazio tra l’elettrodo e l’ugello, di conseguenza l’arco pilota si accende. Successivamente, il plasmatron viene portato sul pezzo e viene acceso l’arco di taglio / lavoro tra l’elettrodo e il pezzo. L’interruttore reed disattiva l’ugello e l’accensione. Secondo questo schema, se l’arco di taglio si spegne improvvisamente, ad esempio, se l’ugello colpisce un foro nel metallo, il relè dell’interruttore reed ricollegherà l’accensione e dopo alcuni secondi (2 – 3) l’arco pilota si accenderà, e poi quello da taglio. Tutto ciò a condizione che il pulsante “start” non venga rilasciato. Il relè (p4) immette aria nell’ugello con un ritardo dopo il rilascio del pulsante “start” e l’estinzione dell’arco di taglio. Tutte queste precauzioni sono necessarie per prolungare la vita dell’ugello e dell’elettrodo..

L’autoproduzione di una taglierina al plasma a casa consente di risparmiare molto, ma non è necessario parlare della qualità del taglio. Sebbene se un ingegnere si occupi del lavoro, il risultato potrebbe essere persino migliore delle prestazioni di fabbrica..

Taglierina al plasma CNC fai da te

Non tutte le aziende possono permettersi una macchina per il taglio al plasma con CNC, perché il suo costo può raggiungere i 15.000 – 20.000 USD. Abbastanza spesso, tali organizzazioni ordinano l’esecuzione di lavori di taglio al plasma in imprese speciali, ma anche questo costa molto, soprattutto se il volume di lavoro è grande. Ma vuoi davvero la tua nuova macchina per il taglio al plasma, ma non ci sono abbastanza fondi.

Oltre alle famose fabbriche di profili, ci sono imprese impegnate nella produzione di macchine per il taglio al plasma, acquistando solo parti e assiemi di profili e realizzando tutto il resto da soli. Ad esempio, ti diremo come gli ingegneri in un’officina di produzione realizzano macchine per il taglio al plasma CNC..

Componenti per macchine taglio plasma fai da te:

• Tavolo 1270×2540 mm;
• Cintura;
• Dettagli passo;
• Guide lineari HIWIN;
• Sistema di controllo altezza torcia THC;
• Blocco di controllo;
• Il supporto terminale, in cui si trova l’unità di controllo CNC, si trova separatamente.

Caratteristiche della macchina:

• Velocità di traslazione sulla tavola 15 m/min;
• La precisione di impostazione della posizione della torcia al plasma è di 0,125 mm;
• Se si utilizza un Powermax 65, la velocità di taglio sarà di 40 m/min per un pezzo da 6 mm o 5 m/min per un pezzo da 19 mm..

Per una tale macchina per il taglio al plasma del metallo, il prezzo sarà di circa 13.000 USD, esclusa la fonte di plasma, che dovrà essere acquistata separatamente – 900 USD..

Per la fabbricazione di tale macchina, i componenti vengono ordinati separatamente, quindi tutto viene assemblato in modo indipendente secondo il seguente schema:

• La base è in preparazione per la saldatura del tavolo, deve essere rigorosamente orizzontale, questo è molto importante, è meglio controllare con il livello.
• Il telaio della macchina è saldato sotto forma di tavola. È possibile utilizzare tubi quadrati. Le “gambe” verticali devono essere rinforzate con fiocchi.

• Il telaio è primerizzato e verniciato per proteggerlo dalla corrosione.

• Vengono realizzati i supporti per la macchina. Il materiale dei supporti è duralluminio, i bulloni sono 14 mm, è meglio saldare i dadi ai bulloni.

• Falda saldata.

• I supporti per le guide sono installati e le guide sono installate. Per i binari, il metallo viene utilizzato sotto forma di una striscia di 40 mm.
• Le guide lineari sono installate.
• Il corpo del tavolo è cucito con lamiera e verniciato.
• Il portale è installato sulle guide.

• Sul portale sono installati un motore e sensori induttivi finali.
• Guide ferroviarie montate, cremagliera e motore dell’asse Y.

• Installa binari e motore sull’asse Z.
• Sensore di superficie metallica montato.

• È installato un rubinetto per scaricare l’acqua dal tavolo, limitatori per il portale in modo che non si sposti dal tavolo.
• Installa i trunk Y, Z e X.

• Tutti i fili sono nascosti nell’ondulazione.
• È in corso l’installazione di un bruciatore meccanizzato.

• Successivamente, viene prodotto un terminale CNC. Il corpo viene saldato per primo.
• Un monitor, tastiera, modulo TNS e pulsanti sono installati nell’alloggiamento del terminale con CNC.

Ecco fatto, la macchina per il taglio al plasma CNC è pronta.

Nonostante il fatto che la taglierina al plasma abbia un dispositivo abbastanza semplice, non dovresti iniziare a realizzarlo senza una seria conoscenza della saldatura e molta esperienza. È più facile per un principiante pagare per un prodotto finito. Ma gli ingegneri che vogliono tradurre le loro conoscenze e abilità a casa, che si chiama “sul ginocchio”, possono provare a creare un taglio al plasma con le proprie mani dall’inizio alla fine.