Taglio al plasma ad aria fai da te

Sempre più spesso, nelle piccole officine private e nelle piccole imprese, vengono utilizzate macchine per il taglio al plasma al posto di smerigliatrici e altri dispositivi. Il taglio al plasma ad aria consente di eseguire tagli diritti e ricci di alta qualità, allineare i bordi della lamiera, realizzare aperture e fori, anche ricci, in pezzi metallici e altri lavori più complessi. La qualità del taglio risultante è semplicemente eccellente, risulta essere liscia, pulita, praticamente priva di bave e bave, e anche ordinata. Quasi tutti i metalli possono essere lavorati con la tecnologia di taglio al plasma ad aria, così come i materiali non conduttivi come cemento, piastrelle di ceramica, plastica e legno. Tutto il lavoro viene eseguito rapidamente, il pezzo viene riscaldato localmente, solo nell’area di taglio, quindi il metallo del pezzo non cambia la sua geometria a causa del surriscaldamento. Anche un principiante senza esperienza di saldatura può maneggiare un dispositivo di taglio al plasma, o come viene anche chiamato, un cutter al plasma. Ma affinché il risultato non deluda, non fa ancora male studiare il dispositivo di taglio al plasma, comprenderne il principio di funzionamento e anche studiare la tecnologia su come lavorare con un dispositivo di taglio al plasma ad aria.

Dispositivo di taglio al plasma ad aria

La conoscenza del dispositivo di taglio al plasma consentirà non solo di eseguire il lavoro in modo più consapevole, ma anche di creare un analogo fatto in casa, che richiede non solo una conoscenza più approfondita, ma anche un’esperienza ingegneristica desiderabile.

La macchina per il taglio al plasma ad aria è composta da diversi elementi, tra cui:

• Alimentazione elettrica;
• plasmatrone;
• Pacchetto cavo-tubo flessibile;
• Compressore d’aria.

Alimentazione elettrica per una taglierina al plasma, serve per convertire la tensione e fornire una certa corrente alla torcia/torcia plasma, innescando così un arco elettrico. La fonte di alimentazione può essere un trasformatore o un inverter.

Plasmatron – l’elemento principale dell’apparato di taglio del plasma ad aria, è in esso che avvengono i processi a causa dei quali appare il plasma. Il plasmatron è costituito da un ugello, un elettrodo, un alloggiamento, un isolante tra un ugello e un elettrodo e canali d’aria. Articoli come elettrodi e ugelli sono materiali di consumo e richiedono frequenti sostituzioni.

Elettrodo nel plasmatron è un catodo e serve ad eccitare un arco elettrico. Il metallo più comune utilizzato per realizzare elettrodi per plasmatron è l’afnio..

Ugello ha una forma conica, comprime il plasma e forma un getto di plasma. Sfuggendo dal canale di uscita dell’ugello, il getto di plasma tocca il pezzo e lo taglia. Le dimensioni dell’ugello influenzano le caratteristiche della taglierina al plasma, le sue capacità e la tecnologia di lavoro con essa. Il diametro dell’ugello più comune è compreso tra 3 e 5 mm. Maggiore è il diametro dell’ugello, maggiore è il volume d’aria per unità di tempo che può essere attraversato. La larghezza del taglio dipende dalla quantità di aria, dalla velocità della taglierina al plasma e dalla velocità di raffreddamento della torcia al plasma. La lunghezza dell’ugello più comune è da 9 a 12 mm. Maggiore è la lunghezza dell’ugello, più preciso è il taglio. Ma un ugello troppo lungo è più suscettibile alla distruzione, quindi la lunghezza ottimale viene aumentata di una dimensione pari a 1,3 – 1,5 del diametro dell’ugello. Va tenuto presente che ciascun valore di corrente corrisponde alla dimensione ottimale dell’ugello, che garantisce una combustione dell’arco stabile e parametri di taglio massimi. Ridurre il diametro dell’ugello e renderlo inferiore a 3 mm non è pratico, poiché la risorsa dell’intero plasmatron è significativamente ridotta.

Compressore fornisce aria compressa alla torcia al plasma per la formazione del plasma. Nei dispositivi di taglio al plasma ad aria, l’aria agisce sia come gas di formazione del plasma che come gas protettivo. Esistono dispositivi con un compressore integrato, di norma sono a bassa potenza, nonché dispositivi con un compressore d’aria esterno..

Pacchetto cavo-tubo è costituito da un cavo elettrico che collega la fonte di alimentazione e la torcia al plasma, nonché un tubo per l’alimentazione dell’aria dal compressore alla torcia al plasma. Cosa succede esattamente all’interno della torcia al plasma, lo considereremo di seguito.

Il principio di funzionamento della macchina per il taglio al plasma ad aria

L’installazione di impianti di taglio al plasma ad aria funziona secondo il principio descritto di seguito. Dopo aver premuto il pulsante di accensione, che si trova sull’impugnatura della torcia al plasma, viene fornita una corrente ad alta frequenza dalla fonte di alimentazione alla torcia al plasma. Di conseguenza, si accende un arco elettrico in standby. A causa del fatto che la formazione di un arco elettrico tra l’elettrodo e il pezzo è direttamente difficile, la punta dell’ugello funge da anodo. La temperatura dell’arco pilota è di 6000 – 8000 ° C e la colonna dell’arco riempie l’intero canale dell’ugello.

Un paio di secondi dopo l’accensione dell’arco pilota, l’aria compressa inizia a fluire nella camera della torcia al plasma. Passa attraverso l’arco elettrico in servizio, ionizza, si riscalda e aumenta di volume 50-100 volte. La forma dell’ugello del plasmatron è ristretta verso il basso, a causa della quale l’aria viene compressa, da essa si forma un flusso che fuoriesce dall’ugello ad una velocità vicina a quella sonica – 2 – 3 m / s. La temperatura dell’aria riscaldata ionizzata che fuoriesce dall’uscita dell’ugello può raggiungere i 20.000 – 30.000 °C. La conduttività elettrica dell’aria in questo momento è approssimativamente uguale alla conduttività elettrica del metallo in lavorazione..

Plasma appena chiamato l’aria ionizzata riscaldata, che fuoriesce dall’ugello della torcia al plasma. Non appena il plasma raggiunge la superficie del metallo in lavorazione, si accende l’arco di taglio funzionante, a quel punto si spegne l’arco pilota. L’arco di taglio riscalda il pezzo in lavorazione nel punto di contatto, localmente, il metallo inizia a fondersi e appare un taglio. Il metallo fuso defluisce sulla superficie del pezzo e si solidifica sotto forma di gocce e piccole particelle, che vengono immediatamente spazzate via dal flusso di plasma. Questo metodo di taglio al plasma ad aria è chiamato arco plasma tagliente (arco diretto), poiché il metallo in lavorazione è incluso nel circuito elettrico ed è l’anodo dell’arco di taglio..

Nel caso sopra descritto, l’energia di uno dei punti vicini all’elettrodo dell’arco, così come il plasma della colonna e la torcia che scorre da esso, viene utilizzata per tagliare il pezzo. Il taglio al plasma utilizza l’arco CC a polarità diritta.

Il taglio del metallo ad arco plasma viene utilizzato in questi casi: se è necessario realizzare parti con contorni sagomati da lamiera o per realizzare parti con contorni dritti, ma in modo da non dover elaborare ulteriormente i contorni, per tagliare tubi, strisce e aste, per tagliare fori e aperture in dettaglio e altro.

Ma c’è anche un altro modo di tagliare al plasma: il taglio a getto di plasma. In questo caso, l’arco di taglio si accende tra l’elettrodo (catodo) e la punta dell’ugello (anodo) e il pezzo non è incluso nel circuito elettrico. Parte del plasma viene rimossa dalla torcia plasma sotto forma di getto (arco indiretto). In genere, questo metodo di taglio viene utilizzato per lavorare con materiali non metallici e non conduttivi: cemento, piastrelle di ceramica, plastica.

L’alimentazione dell’aria alla torcia al plasma di azione diretta e indiretta viene eseguita in modi diversi. Il taglio al plasma richiede alimentazione aria assiale (diretta). Il taglio a getto di plasma richiede alimentazione d’aria tangenziale.

L’alimentazione d’aria tangenziale o a vortice (assiale) al plasmatron è necessaria affinché il punto del catodo sia posizionato rigorosamente al centro. Se l’alimentazione d’aria tangenziale è disturbata, lo spostamento del punto del catodo, e con esso l’arco plasma, è inevitabile. Di conseguenza, l’arco plasma non brucia in modo stabile, a volte due archi si accendono contemporaneamente e l’intera torcia plasma si guasta. Il taglio al plasma ad aria autocostruito non è in grado di fornire un’alimentazione d’aria tangenziale. Poiché per eliminare la turbolenza all’interno della torcia al plasma, vengono utilizzati ugelli di forma speciale e rivestimenti.

L’aria compressa viene utilizzata per il taglio al plasma ad aria di tali metalli:

• Rame e leghe di rame – non più di 60 mm di spessore;
• Alluminio e leghe di alluminio – fino a 70 mm di spessore;
• Acciaio fino a 60 mm di spessore.

Ma l’aria non può essere usata per tagliare il titanio. Considereremo più in dettaglio le sottigliezze del lavoro con una macchina da taglio manuale al plasma ad aria di seguito..

Come scegliere una macchina per il taglio al plasma ad aria

Per fare la scelta giusta di una taglierina al plasma per esigenze domestiche private o una piccola officina, è necessario sapere esattamente per quale scopo verrà utilizzata. Con quali pezzi dovrai lavorare, quale materiale, quale spessore, qual è l’intensità di carico dell’apparato e molto altro.

Per un’officina privata, un inverter potrebbe adattarsi bene, poiché tali dispositivi hanno un arco più stabile e un’efficienza superiore del 30%. I trasformatori sono adatti per lavorare con pezzi più spessi e non temono i picchi di tensione, ma allo stesso tempo sono più pesanti e meno economici.

La prossima gradazione sono i tagliatori al plasma ad azione diretta e indiretta. Se hai intenzione di tagliare solo pezzi in metallo, allora hai bisogno di un apparato ad azione diretta.

Per un’officina privata o per esigenze domestiche, è necessario acquistare un taglia plasma manuale con compressore incorporato o esterno, progettato per una certa forza di corrente.

Corrente di taglio al plasma e spessore del metallo

La forza attuale e lo spessore massimo del pezzo sono i parametri principali per la scelta di una macchina per il taglio al plasma ad aria. Sono interconnessi. Più corrente può fornire l’alimentatore della taglierina al plasma, più spesso il pezzo può essere lavorato con questa macchina..

Quando si sceglie un apparecchio per esigenze personali, è necessario sapere esattamente quale spessore del pezzo verrà lavorato e da quale metallo. Nelle caratteristiche dei tagliatori al plasma sono indicati sia la massima forza di corrente che lo spessore massimo del metallo. Ma presta attenzione al fatto che lo spessore del metallo è indicato sul presupposto che verrà lavorato il metallo ferroso e non l’acciaio non ferroso e non inossidabile. E la forza attuale è indicata non nominale, ma massima, con questi parametri il dispositivo può funzionare per un tempo molto breve.

Il taglio di metalli diversi richiede un amperaggio diverso. I parametri esatti possono essere visualizzati nella tabella seguente..

Tabella 1. Amperaggio richiesto per il taglio di vari metalli.

Ad esempio, se si prevede di tagliare un pezzo in acciaio con uno spessore di 2,5 mm, è necessaria una forza di corrente di 10 A. E se il pezzo è in metallo non ferroso, ad esempio rame con uno spessore di 2,5 mm , quindi la forza della corrente deve essere di 15 A. Affinché il taglio sia di alta qualità , è necessario tenere conto di una certa riserva di carica, quindi è meglio acquistare un taglio al plasma progettato per una corrente di 20 A.

Per una macchina per il taglio al plasma ad aria, il prezzo dipende direttamente dalla sua potenza: la corrente di uscita. Maggiore è l’amperaggio, più costoso è il dispositivo..

Modalità di funzionamento – ciclo di lavoro (DC)

La modalità di funzionamento del dispositivo è determinata dall’intensità del suo carico. Su tutti i dispositivi è indicato un parametro come il tempo di accensione o il duty cycle. Cosa significa? Ad esempio, se viene indicato PV = 35%, ciò significa che la taglierina al plasma può funzionare per 3,5 minuti, quindi deve essere lasciata raffreddare per 6,5 minuti. Il ciclo di lavoro è progettato per 10 minuti. Esistono dispositivi con duty cycle 40%, 45%, 50%, 60%, 80%, 100%. Per le esigenze domestiche, dove il dispositivo non verrà utilizzato costantemente, sono sufficienti dispositivi con un duty cycle dal 35% al ​​50%. Per il taglio con macchine CNC vengono utilizzate taglierine al plasma con duty cycle = 100%, poiché garantiscono un funzionamento continuo durante l’intero turno.

Si prega di notare che nel processo di lavoro con il taglio plasma ad aria manuale, è necessario spostare la torcia o andare all’altra estremità del pezzo. Tutti questi intervalli contano per il tempo di raffreddamento. Inoltre, la durata dell’accensione dipende dal carico del dispositivo. Ad esempio, dall’inizio del turno, anche una taglierina al plasma con un ciclo di lavoro del 35% può funzionare senza interruzioni per 15 – 20 minuti, ma più spesso viene utilizzata, più breve sarà il tempo di funzionamento continuo..

Taglio al plasma ad aria fai-da-te – tecnologia di lavoro

Abbiamo scelto la taglierina al plasma, abbiamo familiarizzato con il principio di funzionamento e il dispositivo, è ora di iniziare a lavorare. Per non commettere errori, per cominciare non fa male familiarizzare con la tecnologia di lavoro con una macchina per il taglio al plasma ad aria. Come rispettare tutte le misure di sicurezza, come preparare il dispositivo per il funzionamento e scegliere la corretta intensità di corrente, quindi come accendere l’arco e mantenere la distanza richiesta tra l’ugello e la superficie del pezzo.

Prenditi cura della sicurezza

Il taglio al plasma ad aria è associato a una serie di rischi: corrente elettrica, alte temperature del plasma, metallo caldo e radiazioni ultraviolette.

Misure di sicurezza quando si lavora con la taglierina al plasma:

• È necessario lavorare con attrezzature speciali: occhiali scuri o visiera da saldatore (4 – 5 classi di oscuramento del vetro), guanti stretti sulle mani, pantaloni in tessuto denso sulle gambe e scarpe chiuse. Quando si utilizza la torcia, possono essere generati gas che rappresentano una minaccia per la normale funzione polmonare, quindi è necessario indossare una maschera o un respiratore..
• La taglierina al plasma è collegata alla rete tramite un RCD.
• Le prese di corrente, il banco da lavoro o il tavolo e gli oggetti circostanti devono essere ben collegati a terra.
• I cavi di alimentazione devono essere in perfette condizioni, non è consentito alcun danno all’avvolgimento.

Il fatto che la rete debba essere progettata per la tensione indicata sul dispositivo (220 V o 380 V) è ovvio. In caso contrario, il rispetto delle misure di sicurezza aiuterà a evitare infortuni e malattie professionali..

Preparazione della macchina per il taglio al plasma ad aria per il lavoro

Come collegare tutti gli elementi della macchina da taglio al plasma ad aria è descritto in dettaglio nelle istruzioni per il dispositivo, quindi passiamo immediatamente ad ulteriori sfumature:

• Il dispositivo deve essere installato in modo che vi sia accesso aereo. Il raffreddamento del corpo della taglierina al plasma ti consentirà di lavorare più a lungo senza interruzioni e di spegnere meno spesso il dispositivo per il raffreddamento. La posizione deve essere tale che gocce di metallo fuso non cadano sull’apparecchio..
• Il compressore d’aria è collegato alla taglierina al plasma tramite un separatore di umidità e olio. Questo è molto importante, poiché le gocce d’acqua o di olio intrappolate nella camera della torcia al plasma possono portare al guasto dell’intera torcia al plasma o addirittura alla sua esplosione. La pressione dell’aria fornita alla torcia al plasma deve corrispondere ai parametri dell’apparato. Se la pressione è insufficiente, l’arco plasma sarà instabile e spesso si spegnerà. Se la pressione è eccessiva, alcuni elementi della torcia al plasma potrebbero diventare inutilizzabili..
• Se sul pezzo da lavorare sono presenti macchie di ruggine, incrostazioni o olio, è meglio pulirle e rimuoverle. Sebbene il taglio al plasma ad aria ti permetta di tagliare parti arrugginite, è comunque meglio andare sul sicuro, poiché i fumi velenosi vengono rilasciati quando la ruggine viene riscaldata. Se si prevede di tagliare contenitori in cui sono stati conservati materiali combustibili, è necessario pulirli accuratamente.

Affinché il taglio sia liscio, parallelo, senza bave e cedimenti, è necessario selezionare la forza corrente e la velocità di taglio corrette. Le tabelle seguenti mostrano i parametri di taglio ottimali per vari metalli di vari spessori..

Tabella 2. Potenza e velocità di taglio utilizzando la macchina per il taglio al plasma ad aria per pezzi di vari metalli.

All’inizio sarà difficile selezionare la velocità di taglio, è richiesta esperienza. Pertanto, all’inizio, puoi concentrarti sulla seguente regola: è necessario guidare la torcia al plasma in modo che le scintille siano visibili sul retro del pezzo. Se non sono visibili scintille, il pezzo non è stato tagliato. Si noti inoltre che una guida troppo lenta della torcia influisce sulla qualità del taglio, su di essa appaiono bava e cedimenti e l’arco può bruciare in modo instabile e persino estinguersi..

Ora puoi iniziare il processo di taglio stesso.

Accensione dell’arco plasma

Prima di accendere l’arco, la torcia al plasma deve essere soffiata con aria per rimuovere ogni eventuale condensa e detriti. Per fare ciò, premere e poi rilasciare il pulsante di accensione dell’arco. Quindi il dispositivo entra in modalità di eliminazione. Dopo circa 30 secondi, puoi tenere premuto il pulsante di accensione. Come già descritto nel principio della taglierina al plasma, un arco pilota (ausiliario, pilota) si accenderà tra l’elettrodo e la punta dell’ugello. Di norma, brucia per non più di 2 secondi. Pertanto, durante questo tempo è necessario accendere l’arco di lavoro (taglio). Il metodo dipende dal tipo di plasmatron.

Se la torcia al plasma è ad azione diretta, è necessario effettuare un cortocircuito: dopo la formazione dell’arco pilota, è necessario premere il pulsante di accensione: l’alimentazione dell’aria si interrompe e il contatto si chiude. Quindi la valvola dell’aria si apre automaticamente, il flusso d’aria fuoriesce dalla valvola, ionizza, aumenta di dimensioni e rimuove una scintilla dall’ugello della torcia al plasma. Di conseguenza, un arco di lavoro si accende tra l’elettrodo e il metallo del pezzo..

Importante! L’accensione per contatto dell’arco non significa che la torcia plasma debba essere applicata o appoggiata al pezzo..

Non appena l’arco di taglio si accende, l’arco pilota si spegne. Se non è stato possibile accendere l’arco di lavoro la prima volta, è necessario rilasciare il pulsante di accensione e premerlo nuovamente – inizierà un nuovo ciclo. Ci sono diversi motivi per cui l’arco di lavoro potrebbe non accendersi: pressione dell’aria insufficiente, montaggio errato della torcia al plasma o altri malfunzionamenti..

Durante il lavoro, ci sono anche momenti in cui l’arco di taglio si spegne. Il motivo, molto probabilmente, è l’usura dell’elettrodo o il mancato rispetto della distanza tra la torcia al plasma e la superficie del pezzo..

Distanza tra torcia e metallo

Il taglio manuale aria-plasma è irto della difficoltà che deve essere mantenuta la distanza tra la torcia / ugello e la superficie metallica. Quando si lavora con la mano, questo è piuttosto difficile, poiché anche la respirazione abbatte la mano e il taglio risulta irregolare. La distanza ottimale tra l’ugello e il pezzo è 1,6 – 3 mm, per la sua osservanza vengono utilizzati arresti di distanza speciali, poiché la torcia al plasma stessa non può essere premuta contro la superficie del pezzo. Gli arresti vengono posizionati sulla parte superiore dell’ugello, quindi la torcia al plasma si appoggia sul pezzo in lavorazione e viene eseguito il taglio.

Si prega di notare che è necessario tenere la torcia al plasma strettamente perpendicolare al pezzo in lavorazione. L’angolo di deflessione consentito è di 10 – 50 °. Se il pezzo è troppo sottile, la torcia può essere tenuta leggermente inclinata per evitare gravi deformazioni nel metallo sottile. In questo caso, il metallo fuso non dovrebbe cadere sull’ugello..

Il lavoro fai-da-te con il taglio aria-plasma può essere eseguito in modo indipendente, è importante solo ricordare le precauzioni di sicurezza e anche che l’ugello e l’elettrodo sono materiali di consumo che richiedono una sostituzione tempestiva.