DIY Luftplasmaschneiden

In kleinen privaten Werkstätten und in kleinen Unternehmen werden zunehmend Plasmaschneidmaschinen anstelle von Schleifern und anderen Geräten verwendet. Mit dem Luftplasmaschneiden können Sie hochwertige gerade und gebogene Schnitte ausführen, die Kanten von Blechen ausrichten, Öffnungen und Löcher, auch geschweifte, in Metallwerkstücken und andere komplexere Arbeiten herstellen. Die Qualität des resultierenden Schnitts ist einfach hervorragend, er erweist sich als glatt, sauber, praktisch frei von Schlacke und Grate und auch noch ordentlich. Nahezu alle Metalle können mit der Luft-Plasma-Schneidtechnik bearbeitet werden, ebenso nicht leitende Materialien wie Beton, Keramikfliesen, Kunststoff und Holz. Alle Arbeiten sind schnell erledigt, das Werkstück wird nur im Schnittbereich lokal erwärmt, damit das Werkstückmetall seine Geometrie durch Überhitzung nicht verändert. Auch ein Anfänger ohne Schweißerfahrung kann mit einem Plasmaschneidgerät, oder auch Plasmaschneider genannt, umgehen. Damit das Ergebnis jedoch nicht enttäuscht, schadet es immer noch nicht, das Plasmaschneidgerät zu studieren, sein Funktionsprinzip zu verstehen und auch die Technologie der Arbeit mit einem Luftplasmaschneidgerät zu studieren.

Luft-Plasma-Schneidemaschine Gerät

Die Kenntnis des Plasmaschneidgeräts ermöglicht es nicht nur, die Arbeit bewusster auszuführen, sondern auch ein hausgemachtes Analogon zu erstellen, das nicht nur tiefere Kenntnisse, sondern auch wünschenswerte Ingenieurserfahrung erfordert.

Die Luft-Plasma-Schneidmaschine besteht aus mehreren Elementen, darunter:

  • Energieversorgung;
  • Plasmatron;
  • Kabel-Schlauch-Paket;
  • Luftkompressor.

Energieversorgung bei einem Plasmaschneider dient er dazu, die Spannung umzuwandeln und dem Brenner / Plasmabrenner einen bestimmten Strom zuzuführen und dadurch einen Lichtbogen zu zünden. Die Stromquelle kann ein Transformator oder Wechselrichter sein.

Plasmatron-Elemente

Plasmatron – Das Hauptelement der Luft-Plasma-Schneidvorrichtung, darin finden die Prozesse statt, aufgrund derer das Plasma auftritt. Das Plasmatron besteht aus einer Düse, einer Elektrode, einem Körper, einem Isolator zwischen Düse und Elektrode sowie Luftkanälen. Artikel wie Elektrode und Düse sind Verbrauchsmaterialien und müssen häufig ausgetauscht werden.

Plasmatron-Diagramm

Elektrode im Plasmatron ist es eine Kathode und dient zum Anregen eines Lichtbogens. Das am häufigsten verwendete Metall zur Herstellung von Elektroden für Plasmatrons ist Hafnium..

Düse hat eine konische Form, komprimiert Plasma und bildet einen Plasmastrahl. Aus dem Düsenaustrittskanal austretend berührt der Plasmastrahl das Werkstück und schneidet es. Die Abmessungen der Düse beeinflussen die Eigenschaften des Plasmaschneiders, seine Fähigkeiten und die Technologie, damit zu arbeiten. Der gängigste Düsendurchmesser beträgt 3 bis 5 mm. Je größer der Durchmesser der Düse ist, desto größer ist das Luftvolumen pro Zeiteinheit, das durch sich selbst geleitet werden kann. Die Schnittbreite hängt von der Luftmenge sowie der Geschwindigkeit des Plasmaschneiders und der Abkühlgeschwindigkeit des Plasmabrenners ab. Die gängigste Düsenlänge beträgt 9 bis 12 mm. Je länger die Düsenlänge, desto sauberer der Schnitt. Eine zu lange Düse ist jedoch anfälliger für Zerstörung, daher wird die optimale Länge um eine Größe von 1,3 – 1,5 des Düsendurchmessers erhöht. Es ist zu beachten, dass jeder Stromwert der optimalen Düsengröße entspricht, die einen stabilen Lichtbogenbrand und maximale Schneidparameter gewährleistet. Eine Reduzierung des Düsendurchmessers auf unter 3 mm ist nicht praktikabel, da die Ressourcen des gesamten Plasmatrons deutlich reduziert werden.

Plasmaschneiddüsen

Kompressor versorgt den Plasmabrenner mit Druckluft zur Plasmabildung. In Luft-Plasma-Schneidgeräten wirkt Luft sowohl als plasmabildendes Gas als auch als Schutzgas. Es gibt Geräte mit eingebautem Kompressor, die in der Regel stromsparend sind, sowie Geräte mit externem Luftkompressor..

Kabel-Schlauch-Paket besteht aus einem Stromkabel, das die Stromquelle und den Plasmabrenner verbindet, sowie einem Schlauch für die Luftzufuhr vom Kompressor zum Plasmabrenner. Was genau im Plasmabrenner passiert, werden wir im Folgenden betrachten.

Das Funktionsprinzip der Luft-Plasma-Schneidemaschine

Die Installation des Luft-Plasma-Schneidens funktioniert nach dem unten beschriebenen Prinzip. Nach Drücken des Zündknopfes, der sich am Handgriff des Plasmabrenners befindet, wird dem Plasmabrenner ein Hochfrequenzstrom von der Stromquelle zugeführt. Dadurch zündet ein Standby-Lichtbogen. Da die Ausbildung eines Lichtbogens zwischen Elektrode und Werkstück direkt erschwert ist, wirkt die Düsenspitze als Anode. Die Pilotlichtbogentemperatur beträgt 6000 – 8000 ° C, und die Lichtbogensäule füllt den gesamten Düsenkanal.

Einige Sekunden nach dem Zünden des Pilotlichtbogens beginnt Druckluft in die Plasmabrennerkammer zu strömen. Es durchläuft im Betrieb den Lichtbogen, ionisiert, erwärmt sich und vergrößert sein Volumen um das 50- bis 100-fache. Die Form der Düse des Plasmatrons ist nach unten verengt, wodurch die Luft komprimiert wird und daraus ein Strom gebildet wird, der mit einer Geschwindigkeit nahe der Schallgeschwindigkeit – 2 – 3 m / s – aus der Düse ausbricht. Die Temperatur der aus dem Düsenaustritt austretenden ionisierten erwärmten Luft kann 20.000 – 30.000 °C erreichen. Die elektrische Leitfähigkeit der Luft ist in diesem Moment ungefähr gleich der elektrischen Leitfähigkeit des verarbeiteten Metalls.

Plasma nur die erhitzte ionisierte Luft genannt, die aus der Düse des Plasmabrenners entweicht. Sobald das Plasma die Oberfläche des zu bearbeitenden Metalls erreicht, wird der Arbeitsschneidlichtbogen gezündet, woraufhin der Pilotlichtbogen erlischt. Der Schneidlichtbogen erwärmt das Werkstück an der Berührungsstelle lokal, das Metall beginnt zu schmelzen und es entsteht ein Schnitt. Die Metallschmelze strömt auf die Oberfläche des Werkstücks aus und erstarrt in Form von Tropfen und kleinen Partikeln, die vom Plasmastrom sofort weggeblasen werden. Dieses Verfahren des Luftplasmaschneidens wird als scharfer Plasmalichtbogen (direkter Lichtbogen) bezeichnet, da das zu bearbeitende Metall in den Stromkreis eingeschlossen ist und die Anode des Schneidlichtbogens ist..

Plasmalichtbogen- und Plasmastrahlschneiden

Im oben beschriebenen Fall wird die Energie eines der elektrodennahen Punkte des Lichtbogens sowie das Plasma der Säule und des daraus fließenden Brenners zum Schneiden des Werkstücks verwendet. Plasmaschneiden verwendet DC-Lichtbogen mit gerader Polarität.

Das Plasma-Lichtbogenschneiden kommt in solchen Fällen zum Einsatz: wenn Sie aus Blechen Teile mit geformten Konturen herstellen müssen oder Teile mit geraden Konturen herstellen müssen, die Konturen aber nicht zusätzlich bearbeiten müssen, zum Schneiden von Rohren, Bändern und Stangen, zum Schneiden von Löchern und Öffnungen im Detail und andere.

Es gibt aber auch eine andere Möglichkeit des Plasmaschneidens – das Plasmastrahlschneiden. In diesem Fall zündet der Schneidlichtbogen zwischen Elektrode (Kathode) und Düsenspitze (Anode) und das Werkstück wird nicht in den Stromkreis einbezogen. Ein Teil des Plasmas wird in Form eines Strahls (indirekter Lichtbogen) aus dem Plasmatron entfernt. Typischerweise wird diese Schneidmethode verwendet, um mit nichtmetallischen, nichtleitenden Materialien zu arbeiten – Beton, Keramikfliesen, Kunststoff.

Die Luftzufuhr zum Plasmabrenner mit direkter und indirekter Wirkung erfolgt auf unterschiedliche Weise. Plasmaschneiden erfordert axiale Luftzufuhr (direkt). Plasmastrahlschneiden erfordert tangentiale Luftzufuhr.

Luftzufuhr zum Plasmabrenner

Eine tangentiale oder Wirbel-(axiale) Luftzufuhr zum Plasmatron ist notwendig, damit sich der Kathodenfleck genau in der Mitte befindet. Wird die tangentiale Luftzufuhr gestört, ist die Verschiebung des Kathodenflecks und damit des Plasmalichtbogens unvermeidlich. Dadurch brennt der Plasmalichtbogen nicht stabil, manchmal zünden zwei Lichtbögen gleichzeitig und der gesamte Plasmabrenner fällt aus. Das selbstgebaute Luftplasmaschneiden ist nicht in der Lage, eine tangentiale Luftzufuhr bereitzustellen. Da zur Beseitigung von Turbulenzen im Plasmabrenner Düsen mit einer speziellen Form verwendet werden, sowie Liner.

Druckluft wird zum Luftplasmaschneiden von solchen Metallen verwendet:

  • Kupfer und Kupferlegierungen – nicht mehr als 60 mm dick;
  • Aluminium und Aluminiumlegierungen – bis zu 70 mm dick;
  • Stahl bis 60 mm Dicke.

Aber es ist absolut unmöglich, Luft zum Schneiden von Titan zu verwenden. Im Folgenden werden wir die Feinheiten der Arbeit mit einer manuellen Luft-Plasma-Schneidemaschine genauer betrachten..

So wählen Sie eine Luftplasma-Schneidmaschine aus

Um die richtige Wahl eines Plasmaschneiders für den privaten Haushalt oder eine kleine Werkstatt zu treffen, müssen Sie genau wissen, wofür er verwendet wird. Welche Werkstücke müssen Sie bearbeiten, welches Material, welche Dicke, wie ist die Belastungsintensität der Apparatur und vieles mehr.

Für eine private Werkstatt kann ein Wechselrichter gut passen, da solche Geräte einen stabileren Lichtbogen und einen um 30% höheren Wirkungsgrad haben. Transformatoren eignen sich für die Arbeit mit dickeren Werkstücken und haben keine Angst vor Spannungsstößen, sind aber gleichzeitig schwerer und weniger wirtschaftlich.

Die nächste Abstufung sind Plasmaschneider mit direkter und indirekter Wirkung. Wenn Sie nur Metallwerkstücke schneiden möchten, benötigen Sie ein Gerät mit direkter Wirkung.

Für eine private Werkstatt oder den Haushalt ist es notwendig, einen manuellen Plasmaschneider mit eingebautem oder externem Kompressor zu kaufen, der für eine bestimmte Stromstärke ausgelegt ist.

Strom und Metalldicke des Plasmaschneiders

Parameter zum Schneiden von Metall mit einem Plasmaschneider

Die Stromstärke und die maximale Dicke des Werkstücks sind die wichtigsten Parameter bei der Auswahl einer Luft-Plasma-Schneidmaschine. Sie sind miteinander verbunden. Je mehr Strom das Netzteil des Plasmaschneiders liefern kann, desto dicker kann das Werkstück mit dieser Maschine bearbeitet werden..

Bei der Auswahl einer Vorrichtung für den persönlichen Bedarf müssen Sie genau wissen, welche Dicke des Werkstücks bearbeitet wird und aus welchem ​​Metall. In den Kennlinien von Plasmaschneidern sind sowohl die maximale Stromstärke als auch die maximale Metalldicke angegeben. Beachten Sie jedoch, dass die Dicke des Metalls unter der Annahme angegeben wird, dass Eisenmetall verarbeitet wird und nicht Buntmetall und nicht Edelstahl. Und die Stromstärke wird nicht nominell, sondern maximal angezeigt, mit diesen Parametern kann das Gerät sehr kurz arbeiten.

Unterschiedliches Metallschneiden erfordert unterschiedliche Stromstärke. Die genauen Parameter können der Tabelle unten entnommen werden.

Tabelle 1. Erforderliche Stromstärke zum Schneiden verschiedener Metalle.

Erforderliche Stromstärke zum Schneiden verschiedener Metalle

Wenn Sie beispielsweise planen, ein Stahlwerkstück mit einer Dicke von 2,5 mm zu schneiden, benötigen Sie eine Stromstärke von 10 A. Und wenn das Werkstück aus Buntmetall besteht, zum Beispiel aus Kupfer mit einer Dicke von 2,5 mm , dann sollte die Stromstärke 15 A betragen. Für einen qualitativ hochwertigen Schnitt muss eine gewisse Gangreserve berücksichtigt werden, daher ist es besser, einen Plasmaschneider zu kaufen, der für einen Strom von 20 A ausgelegt ist.

Bei einer Luft-Plasma-Schneidemaschine hängt der Preis direkt von ihrer Leistung ab – dem Ausgangsstrom. Je höher der Strom, desto teurer das Gerät.

Betriebsart – Duty Cycle (DC)

Die Funktionsweise des Geräts wird durch die Intensität seiner Belastung bestimmt. Bei allen Geräten wird ein Parameter wie die Einschaltzeit oder das Tastverhältnis angezeigt. Was bedeutet es? Wird beispielsweise PV = 35% angezeigt, bedeutet dies, dass der Plasmaschneider 3,5 Minuten arbeiten kann und dann 6,5 Minuten abkühlen muss. Der Arbeitszyklus ist für 10 Minuten ausgelegt. Es gibt Geräte mit Duty Cycle 40 %, 45 %, 50 %, 60 %, 80 %, 100 %. Für den häuslichen Bedarf, bei dem das Gerät nicht ständig verwendet wird, reichen Geräte mit einer Einschaltdauer von 35% bis 50% aus. Beim CNC-Maschinenschneiden werden Plasmaschneider mit Einschaltdauer = 100 % verwendet, da sie einen kontinuierlichen Betrieb über die gesamte Schicht gewährleisten.

Bitte beachten Sie, dass beim manuellen Luft-Plasma-Schneiden der Brenner bewegt oder zum anderen Ende des Werkstücks bewegt werden muss. Alle diese Intervalle werden auf die Abkühlzeit angerechnet. Auch die Einschaltdauer hängt von der Belastung des Gerätes ab. So kann beispielsweise ab Schichtbeginn selbst ein Plasmaschneider mit einer Einschaltdauer von 35% 15 – 20 Minuten ohne Unterbrechung arbeiten, aber je häufiger er verwendet wird, desto kürzer wird die Dauer des Dauerbetriebs..

DIY Luftplasmaschneiden – Arbeitstechnologie

Wir haben uns für den Plasmaschneider entschieden, uns mit dem Funktionsprinzip und dem Gerät vertraut gemacht, es ist Zeit, mit der Arbeit zu beginnen. Um keine Fehler zu machen, schadet es zunächst nicht, sich mit der Technologie der Arbeit mit einer Luft-Plasma-Schneidmaschine vertraut zu machen. Wie Sie alle Sicherheitsmaßnahmen einhalten, das Gerät betriebsbereit machen und die richtige Stromstärke wählen, dann den Lichtbogen zünden und den erforderlichen Abstand zwischen Düse und Werkstückoberfläche einhalten.

Auf Sicherheit achten

Sicherheitsmaßnahmen beim Arbeiten mit Plasmaschneider

Das Luftplasmaschneiden ist mit einer Reihe von Gefahren verbunden: elektrischer Strom, hohe Plasmatemperaturen, heißes Metall und ultraviolette Strahlung.

Sicherheitsmaßnahmen beim Arbeiten mit Plasmaschneider:

  • Es ist notwendig, in spezieller Ausrüstung zu arbeiten: dunkle Brille oder Schweißervisier (4 – 5 Glasverdunkelung), enge Handschuhe an den Händen, Hosen aus dichtem Stoff an den Beinen und geschlossene Schuhe. Bei der Verwendung der Taschenlampe können Gase entstehen, die die normale Lungenfunktion gefährden, daher muss eine Maske oder ein Atemschutzgerät getragen werden..
  • Der Plasmaschneider ist über einen RCD . mit dem Netzwerk verbunden.
  • Steckdosen, Arbeitsständer oder Tisch und umgebende Gegenstände müssen gut geerdet sein.
  • Stromkabel müssen in einwandfreiem Zustand sein, Wicklungen dürfen nicht beschädigt werden.

Dass das Netz für die auf dem Gerät angegebene Spannung (220 V oder 380 V) ausgelegt sein sollte, versteht sich von selbst. Andernfalls hilft die Einhaltung von Sicherheitsmaßnahmen, Verletzungen und Berufskrankheiten zu vermeiden..

Vorbereitung der Luft-Plasma-Schneidmaschine für die Arbeit

Wie Sie alle Elemente der Luft-Plasma-Schneidemaschine anschließen, ist in der Anleitung des Geräts ausführlich beschrieben, also gehen wir sofort zu weiteren Nuancen über:

  • Das Gerät muss so installiert werden, dass ein Luftzugang zu ihm besteht. Durch das Abkühlen des Plasmaschneiderkörpers können Sie länger ohne Unterbrechung arbeiten und das Gerät zum Kühlen seltener ausschalten. Der Ort sollte so sein, dass keine Tropfen geschmolzenen Metalls auf das Gerät fallen..
  • Der Luftkompressor ist über einen Feuchtigkeits- und Ölabscheider mit dem Plasmaschneider verbunden. Dies ist sehr wichtig, da in der Plasmabrennerkammer eingeschlossene Wasser- oder Öltröpfchen zum Ausfall des gesamten Plasmabrenners oder sogar zu seiner Explosion führen können. Der Druck der dem Plasmabrenner zugeführten Luft muss den Parametern des Gerätes entsprechen. Wenn der Druck nicht ausreicht, ist der Plasmalichtbogen instabil und erlischt oft. Wenn der Druck zu hoch ist, können einige Elemente des Plasmabrenners unbrauchbar werden..
  • Sollten sich Rost-, Zunder- oder Ölflecken auf dem zu bearbeitenden Werkstück befinden, reinigen und entfernen Sie diese am besten. Obwohl mit dem Luftplasmaschneiden rostige Teile geschnitten werden können, ist es dennoch besser, auf Nummer sicher zu gehen, da beim Erhitzen von Rost giftige Dämpfe freigesetzt werden. Wenn Sie planen, Behälter zu schneiden, in denen brennbare Materialien gelagert wurden, müssen diese gründlich gereinigt werden.

Damit der Schnitt glatt, parallel, ohne Schlacken und Durchhängen erfolgt, ist es notwendig, die richtige Stromstärke und Schnittgeschwindigkeit zu wählen. Die folgenden Tabellen zeigen die optimalen Schneidparameter für verschiedene Metalle unterschiedlicher Dicke..

Tabelle 2. Schneidleistung und Schnittgeschwindigkeit mit der Luft-Plasma-Schneidmaschine für Werkstücke aus verschiedenen Metallen.

Parameter für das Luftplasmaschneiden

Die Auswahl der Schnittgeschwindigkeit wird anfangs schwierig sein, Erfahrung ist erforderlich. Daher können Sie sich zunächst auf folgende Regel konzentrieren: Der Plasmabrenner muss so angetrieben werden, dass auf der Rückseite des Werkstücks Funken sichtbar sind. Sind keine Funken sichtbar, wurde das Werkstück nicht durchtrennt. Bitte beachten Sie auch, dass ein zu langsames Führen des Brenners die Schnittqualität beeinträchtigt, Schlacken und Durchhängen auftreten und der Lichtbogen instabil brennen und sogar erlöschen kann..

Plasmaschneiden

Jetzt können Sie den Schneidevorgang selbst starten.

Plasmalichtbogenzündung

Vor dem Zünden des Lichtbogens sollte der Plasmabrenner mit Luft ausgeblasen werden, um gelegentlich Kondenswasser und Schmutz zu entfernen. Drücken Sie dazu den Lichtbogenzündknopf und lassen Sie ihn wieder los. Das Gerät geht also in den Purge-Modus. Nach ca. 30 Sekunden können Sie den Zündknopf gedrückt halten. Wie bereits im Prinzip des Plasmaschneiders beschrieben, wird zwischen Elektrode und Düsenspitze ein Pilotlichtbogen (Hilfs-, Pilotlichtbogen) zünden. In der Regel brennt es nicht länger als 2 Sekunden. Daher ist es während dieser Zeit erforderlich, den Arbeits-(Schneid-)Lichtbogen zu zünden. Die Methode hängt von der Art des Plasmatrons ab.

Wenn der Plasmabrenner direkt wirkt, muss ein Kurzschluss hergestellt werden: Nach der Bildung des Pilotlichtbogens muss der Zündknopf gedrückt werden – die Luftzufuhr stoppt und der Kontakt schließt. Dann öffnet sich das Luftventil automatisch, der Luftstrom platzt aus dem Ventil, ionisiert, vergrößert sich und entfernt einen Funken aus der Plasmabrennerdüse. Dadurch zündet ein Arbeitslichtbogen zwischen der Elektrode und dem Werkstückmetall..

Wichtig! Die Kontaktzündung des Lichtbogens bedeutet nicht, dass der Plasmabrenner an das Werkstück angelegt oder angelehnt werden muss..

Plasmalichtbogenzündung

Sobald der Schneidlichtbogen gezündet wird, erlischt der Pilotlichtbogen. Konnte der Arbeitslichtbogen beim ersten Mal nicht gezündet werden, müssen Sie den Zündknopf loslassen und erneut drücken – ein neuer Zyklus beginnt. Es gibt mehrere Gründe, warum der Arbeitslichtbogen nicht zünden kann: zu geringer Luftdruck, falsche Montage des Plasmabrenners oder andere Fehlfunktionen..

Während der Arbeit kommt es auch vor, dass der Schneidlichtbogen erlischt. Der Grund ist höchstwahrscheinlich der Verschleiß der Elektrode oder die Nichteinhaltung des Abstands zwischen Plasmabrenner und Werkstückoberfläche..

Abstand zwischen Taschenlampe und Metall

Metallschneiden mit einem Plasmaschneider mit Fernstopp

Das manuelle Luft-Plasma-Schneiden ist mit der Schwierigkeit behaftet, dass der Abstand zwischen Brenner/Düse und Metalloberfläche eingehalten werden muss. Bei der Arbeit mit der Hand ist dies ziemlich schwierig, da selbst das Atmen die Hand niederschlägt und der Schnitt ungleichmäßig ausfällt. Der optimale Abstand zwischen Düse und Werkstück beträgt 1,6 – 3 mm, zu dessen Einhaltung spezielle Distanzanschläge verwendet werden, da der Plasmabrenner selbst nicht gegen die Werkstückoberfläche gedrückt werden kann. Die Anschläge werden oben auf die Düse gelegt, dann liegt der Plasmabrenner auf dem Werkstück auf und der Schnitt wird ausgeführt.

Bitte beachten Sie, dass der Plasmabrenner streng senkrecht zum Werkstück gehalten werden muss. Der zulässige Umlenkwinkel beträgt 10 – 50 °. Wenn das Werkstück zu dünn ist, kann der Brenner leicht angewinkelt gehalten werden, um starke Verformungen in dünnem Metall zu vermeiden. In diesem Fall sollte das geschmolzene Metall nicht auf die Düse fallen..

Heimwerkerarbeiten mit Luft-Plasma-Schneiden können unabhängig durchgeführt werden, es ist nur wichtig, sich an die Sicherheitsvorkehrungen zu erinnern und auch, dass die Düse und die Elektrode Verbrauchsmaterialien sind, die rechtzeitig ausgetauscht werden müssen.

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