Резка пенопласта нихромовой проволокой своими руками


    Самодельный станок для резки пенопласта

    Тепло и звукоизоляционные строительные материалы на рынке представлены в широком ассортименте, это вспененный полиэтилен, минеральная и базальтовая вата и многие другие. Но самым распространенным для утепления и звукоизоляции является экструдированный пенополистирол и пенопласт, благодаря высоким физико-химическим свойствам, простоте монтажа, малому весу и низкой стоимости. Пенопласт имеет низкий коэффициент теплопроводности, высокий коэффициент звукопоглощения, устойчив к воздействию воды, слабых кислот, щелочей. Пенопласт устойчив к воздействию температуры окружающей среды, от минимально возможной до 90˚С. Даже через десятки лет пенопласт не меняет своих физико-химических свойств. Пенопласт также обладает достаточной механической прочностью.

    Пенопласт обладает еще очень важными свойствами, это пожароустойчивость (при воздействии огня пенопласт не тлеет как древесина), экологическая чистота (так как пенопласт сделан из стирола, то в таре из него можно хранить даже пищевые продукты). На пенопласте не возникают грибки и очаги бактерий. Практически идеальный материал для утепления и звукоизоляции при строительстве и ремонте домов, квартир, гаражей, и даже упаковки для хранения продуктов питания.

    В магазинах строительных материалов пенопласт продается в виде пластин разной толщины и размеров. При ремонте зачастую нужны листы пенопласта разной толщины. При наличии электрического резака пенопласта всегда можно нарезать из толстой пластины листы нужной толщины. Станок также позволяет фигурную пенопластовую упаковку от бытовой техники превратить в пластины, как на фотографии выше, и успешно разрезать толстые листы поролона для ремонта мебели.

    Как легко режется пенопласт на самодельном станке, наглядно демонстрирует видео ролик.

    Всего просмотров: 48239

    При желании сделать резак для пенопласта и поролона многих останавливает сложность с организацией подачи питающего напряжения для разогрева нихромовой струны до нужной температуры. Это препятствие преодолимо, если разобраться в физике вопроса.

    Конструкция станка

    Основанием приспособления для резки пенопласта послужил лист ДСП (древесно-стружечной плиты). Размер плиты нужно брать исходя из ширины пластин пенопласта, которые планируется разрезать. Я использовал дверку от мебели размером 40×60 см. При таком размере основания можно будет разрезать пластины пенопласта шириной до 50 см. Основание можно сделать из листа фанеры, широкой доски, закрепить струну резки непосредственно на рабочем столе или верстаке.

    Натягивать нихромовую струну между двумя гвоздями предел лени домашнего мастера, поэтому я реализовал простейшую конструкцию, обеспечивающую надежную фиксацию и плавную регулировку высоты расположения струны в процессе резки над поверхностью основания станка.

    Крепятся концы нихромовой проволоки за пружины, одетые на винты М4. Сами винты закручены в металлические стойки, запрессованные в основание станка. При толщине основания 18 мм, я подобрал металлическую стойку длиной 28 мм, из расчета, чтобы при полном вкручивании винт не выходил за пределы нижней стороны основания, а при максимально выкрученном состоянии обеспечивал толщину нарезки пенопласта 50 мм. Если потребуется нарезать листы пенопласта или поролона большей толщины, то достаточно будет заменить винты более длинными.

    Чтобы запрессовать стойку в основание, сначала в нем просверливается отверстие, диаметром на 0,5 мм меньше, чем внешний диаметр стойки. Для того, чтобы стойки легко можно было забить молотком в основание, острые кромки с торцов были сняты на наждачной колонке.

    Прежде, чем закручивать в стойку винт, у его головки была проточена канавка, чтобы нихромовая проволока при регулировке не могла произвольно перемещаться, а занимала требуемое положение.

    Чтобы проточить в винте канавку, сначала его резьбу нужно защитить от деформации, надев пластиковую трубку или обернуть плотной бумагой. Затем зажать в патроне дрели, включить дрель и приложить узкий надфиль. Через минуту канавка будет готова.

    Для исключения провисания нихромовой проволоки из-за удлинения при нагреве, она закреплена к винтам через пружины.

    Подходящей оказалась пружина от компьютерного монитора, используемая для натяжения заземляющих проводников на кинескопе. Пружина была длиннее, чем требовалось, пришлось сделать из нее две, для каждой стороны крепления проволоки.

    После подготовки всех крепежных деталей можно закреплять нихромовую проволоку. Так как ток при работе потребляется значительный, около 10 А, то для надежного контакта токоподводящего провода с нихромовой проволокой я применил способ крепления скруткой с обжатием. Толщину медного провода при токе 10 А необходимо брать сечением не менее 1,45 мм2. Выбрать сечение провода для подключения нихромовой проволоки можно из таблицы. В моем распоряжении имелся провод сечением около 1 мм2. Поэтому пришлось каждый из проводов сделать из двух сечением 1 мм2, соединенных параллельно.

    После снятия изоляции с концов проводов на длину около 20 мм, медные проводники навиваются на струну нихромовой проволочки в месте ее крепления к пружине. Затем, удерживая нихромовую проволочку за петлю плоскогубцами, сделанная обвивка медного провода овивается свободным концом нихромовой в противоположную сторону.

    Такой способ соединения токоподводящего медного провода с нихромовым проводом обеспечит большую площадь их контакта и исключит сильный нагрев в месте соединения при работе станка для резки пенопласта. Это подтвердила практика, после продолжительной резки пенопласта, полихлорвиниловая оболочка токоподводящего провода не оплавилась, медный провод в зоне соединения не изменил своего цвета.

    Для возможности регулировки толщины резки пенопласта на приспособлении, отвод токоподводящих проводников сделан с петлей. Чтобы провода не мешали при работе, они пропущены через отверстия в основании и закреплены на обратной его стороне скобками. По углам основания прибиты такие же скобки в качестве ножек.

    Токоподводящие провода резака, чтобы не запутывались, свиты между собой. На концах проводов для подключения к источнику питания, запаяны накидные клеммы.

    Нихромовая проволока по внешнему виду мало чем отличается от стальной проволоки, но сделана она из сплава хрома и никеля. Наиболее распространена проволока марки Х20Н80, содержащая 20% хрома и 80% никеля. Однако в отличие от стальной или медной проволоки, нихромовая проволока имеет большее удельное сопротивление и выдерживает, сохраняя, высокую механическую прочность температуру нагрева до 1200˚С. Нихромовая проволока выпускается диаметром от 0,1 мм до 10 мм.

    Нихромовая проволока широко используется в качестве нагревательных элементов в бытовых и промышленных изделиях, таких как электрический фен, утюг, электроплитка, лучевые обогреватели, паяльники, водонагреватели и даже в электрочайниках. И это далеко не полный перечень. Так называемые нагреватели типа ТЭН тоже изготовлены из нихромовой проволоки, только спираль размещена в металлической трубке, которая заполнена для изоляции и передаче тепла от спирали к стенкам трубки, кварцевым песком. Привел перечень приборов не случайно, просто из вышедшего из строя нагревательного элемента можно взять нихромовую проволоку для изготовления станка, конечно, если она не успела перегореть от долгой работы.

    Резка пенопласта на станке заключается в расплавлении его по линии прохода, разогретой нихромовой проволоки. Температура плавления пенопласта составляет около 270˚С. Чтобы пенопласт плавился при соприкосновении с проволокой, температура ее должна быт в несколько раз больше, так как тепло будет расходоваться не только на плавление, но и за счет теплопроводности поглощаться самим пенопластом, снижая температуру проволоки. Количество поглощаемого пенопластом тепла будет напрямую зависеть от его плотности. Чем плотнее пенопласт, тем больше потребуется тепловой энергии.

    Из выше сказанного следует, что в зависимости от плотности пенопласта для его резки необходимо выбирать проволоку соответствующего диаметра, чтобы нихромовая проволока не расплавилась от выделяющегося на ней тепла. Чем выше плотность пенопласта, тем большего диаметра должна быть нихромовая проволока. Стоит заметить, что резаком, на котором установлена проволока для резки плотного пенопласта с успехом будет резаться и неплотный, только продвигать его надо будет быстрее.

    Длина нихромовой проволоки для резака выбирается исходя из размеров пластин пенопласта, предназначенного для резки, и от плотности пенопласта не зависит.

    В результате подведенных экспериментов, было определено, что для эффективной резки пенопласта мощность, которую необходимо подавать на единицу длины проволоки должна быть в пределах 1,5-2,5 Вт на сантиметр длины проволоки, для такого режим работы лучше всего подходит нихромовая проволока диаметром 0,5-0,8 мм. Она позволяет выделить достаточное количество тепла для быстрой резки пенопласта любой плотности, сохраняя при этом свою механическую прочность. Поэтому для изготовления станка для резки пенопласта была использована нихромовая проволока диаметром 0,8 мм.

    Расчет параметров источника электропитания для нагрева проволоки

    Надо отметить, что для разогрева нихромовой проволоки станка для резки пенопласта подойдет источник электропитания как переменного тока, так и постоянного.

    С учетом того, что на сантиметре длины проволоки нужно выделять мощность не более 2,5  ватта и длине проволоки 50 см, можно рассчитать мощность источника электропитания. Для этого нужно умножить величину выделяемой мощности на длину проволоки. В результате получается, что для разогрева проволоки станка для резки пенопласт понадобится источник электропитания мощность 125 Вт.

    Теперь необходимо определить величину напряжения источника электропитания. Для этого нужно знать сопротивление нихромовой проволоки станка для резки пенопласта.

    Сопротивление проволоки можно рассчитать по удельному сопротивлению (сопротивлению одного метра проволоки). Удельное сопротивление проволоки из нихрома марки Х20Н80 приведено в таблице. Для других марок нихрома значения отличаются незначительно.

    Как видно из таблицы, для проволоки диаметром 0,8 мм удельное сопротивление составляет 2,2 Ом, следовательно, нихромовая проволока длинной 50 см, которая была выбрана для станка резки пенопласта, будет иметь сопротивление 1,1 Ом. Если выбрать проволоку диаметром 0,5 мм, то сопротивление отрезка проволоки длиной 50 см составит 2,8 Ом.

    Воспользовавшись преобразованными формулами законов Ома и Джоуля – Ленца, получим формулу для расчета величины питающего напряжения для станка резки пенопласта. Величина питающего напряжения будет равна корню из произведения величины потребляемой мощности и сопротивления проволоки. В результате вычислений получается, что необходим источник питания напряжением 11,7 В. При этом ток потребления от источника составит 11,7 А. Для того, чтобы найти величину тока, нужно потребляемую мощность разделить на величину напряжения. Поделив 125 Вт на 11,7 В получим ток 11,7 А.

    В результате расчетов определено, что для нагрева нихромовой проволоки необходим источник питания переменного или постоянного тока, выдающий напряжение 11,7 В, и обеспечивающий ток нагрузки 12 А.

    При уменьшении или увеличении длины проволоки, напряжение источника питания необходимо будет пропорционально уменьшить или увеличить соответственно. При этом величина тока не изменится.

    Выполненный расчет является оценочным, так как не учтено переходное сопротивление в точках соединения проводов и сопротивление токоподводящих проводников. Поэтому оптимальный режим нагрева проволоки в конечном итоге приходится устанавливать непосредственно при резке пенопласта на приспособлении.

    Подать питающее напряжение на нихромовую нить станка для резки пенопласта можно с помощью нескольких схем.

    Схема с использованием ЛАТР

    Наиболее простым вариантом источника электропитания станка для резки пенопласта является автотрансформатор с возможностью плавной регулировки выходного напряжения. Но эта схема имеет существенный недостаток, не имеет гальванической развязки с питающей сетью, так как выход ЛАТРа непосредственно соединен с электросетью. Поэтому при использовании ЛАТРа необходимо его подключать таким образом, чтобы общий провод был подключен к нулевому проводу питающей сети.

    Электрическая схема подключения нихромовой спирали к ЛАТРу.

    Что такое ЛАТР и как он устроен

    Промышленностью выпускаются лабораторные автотрансформаторы, которые принято называть ЛАТР (лабораторный автотрансформатор регулируемый). Они подключаются непосредственно к бытовой электросети 220 В и в зависимости от типа ЛАТРа рассчитаны на различный ток нагрузки.

    ЛАТР представляет собой тороидальный трансформатор с одной первичной обмоткой, по виткам которой при вращении расположенной сверху ручки, перемещается графитовое колесико, позволяющее снимать напряжение с любого участка обмотки. Таким способом на выходе ЛАТРа можно изменять напряжение от 0 до 240 В.

    Провода к ЛАТРу подсоединяются с помощью клеммной колодки, на которой нарисована его электрическая схема и нанесены надписи «Сеть» и «Нагрузка». К клеммам «Сеть» подсоединяется шнур с вилкой, для подключения к бытовой сети. К клеммам «Нагрузка» подключается изделие, которое нужно запитать напряжением, отличным от бытовой электросети.

    Внимание! Один из сетевых проводов, нижние клеммы на фото, соединен непосредственно с одним из проводов нагрузки. Таким образом, если на нижний вывод попадет фаза, то прикосновение к этой цепи будет опасным для человека.

    Поэтому, в случае использования ЛАТРа для нагрева нихромовой проволоки станка резки пенопласта без развязывающего трансформатора, необходимо обязательно индикатором фазы проверить отсутствие фазы на общем проводе. Если на нем фаза, вынуть питающую ЛАТР вилку из розетки и, развернув ее на 180 градусов, опять вставить. Повторно проверить нижний провод на предмет наличия фазы.

    Обычно на корпусе ЛАТРа имеется этикетка, на которой приводятся данные по его нагрузочной способности. На ЛАТРе, который изображен на фотографии, этикетка установлена непосредственно на регулировочной ручке.

    Из этикетки следует, что это ЛАТР типа ЛОСН, выходное напряжение можно регулировать в диапазоне от 5 до 240 вольт, максимальный ток нагрузки составляет 2 А.

    Если расчетный ток не превышает 8 А, то вполне можно запитать нихромовую проволоку через ЛАТР типа РНО 250-2.

    Этот ЛАТР позволяет подключать нагрузку с током потребления до 8 А, но учитывая кратковременность работы приспособления для резки пенопласта, вполне выдержит ток нагрузки и 10 А.

    Перед использованием ЛАТРа в качестве источника питания, необходимо проверить его работоспособность. Для этого нужно подключить к клеммам «Сеть» ЛАТРа сетевой шнур, а к клеммам «Нагрузка» мультиметр или стрелочный тестер, включенный в режим измерения переменного напряжения, на предел не менее 250 В. Установить ручку регулировки напряжения ЛАТРа в положение минимального напряжения. Вставить вилку в розетку.

    Медленно поворачивая ручку ЛАТРа по часовой стрелке убедиться, что выходное напряжение увеличивается. Вернуть ручку ЛАТРа в нулевое положение. Вынуть вилку из сети и подключить провода, идущие от нихромовой нити к клеммам «Нагрузка». Вставить вилку сетевого шнура в розетку и индикатором фазы проверить отсутствие фазы на нихромовой проволоке. Разобравшись с фазой, можно, медленно поворачивая ручку ЛАТРа подать напряжение на нихромовую проволоку. При этом нужно учесть, что проволока нагревается постепенно, в течение нескольких секунд.

    Внимание! Категорически запрещается прикасаться к проволоке рукой для проверки степени ее нагрева, когда на нее подано питающее напряжение! Температура проволоки очень высокая и можно получить ожег!

    Когда проволока нагреется до чуть заметного свечения, можно приступать к резке пенопласта на станке.

    Схема с использованием ЛАТР и понижающего трансформатора

    Если величина тока, потребляемого нихромовой проволоки будет больше, чем может обеспечить ЛАТР, то придется дополнительно после него включить понижающий трансформатор по, ниже приведенной электрической схеме.

    Как видите, в отличие от предыдущей схемы, к выходу ЛАТРа подключена сетевая обмотка силового трансформатора, нихромовая спираль подсоединена к вторичной выходной обмотке трансформатора. В этой схеме, благодаря развязывающему понижающему трансформатору, нихромовая спираль гальванически не связана с электрической сетью и поэтому безопасна для эксплуатации. В дополнение появилась возможность более плавной регулировки выходного напряжения и следовательно боле точной установки температуры резки пенопласта на станке.

    Мощность трансформатора и напряжение на его вторичной обмотке берется на основании расчетов, выполненных по выше приведенной методике. Например, для предложенной конструкции станка для резки пенопласта, при диаметре нихромовой проволоки 0,8 мм и длине 50 см, источником электропитания послужил ЛАТР с выходным током 2 А с включенным после него понижающим трансформатором мощностью 150 Вт с напряжением на вторичной обмотке 12 В.

    Для электропитания нихромовой спирали резака для пенопласта можно применить трансформатор с отводами во вторичной обмотке. Это самый простой, надежный и безопасный вариант, особенно если станок для резки пенопласта будет использоваться регулярно. Ведь при резке пенопласта на приспособлении регулировать температуру нагрева нихромовой проволоки не нужно. Температура подбирается один раз при настройке станка. Поэтому подобрав нужное напряжение, провода от выводов нихромовой проволоки припаиваются к выводам вторичной обмотки трансформатора навсегда.

    Не смотря на простоту и надежность этой схемы, стандартных готовых трансформаторов с отводами, да еще и на нужное напряжение нет. Придется найти подходящий трансформатор по напряжению и току на вторичной обмотке и отмотать лишние витки. Можно разобрать трансформатор и отмотав часть вторичной обмотки, намотать ее заново, но уже с отводами. Но эта работа требует знаний и опыта.

    Схема с использованием понижающего трансформатора и токоограничивающего конденсатора

    Установить стабильный выходной ток с вторичной обмотки трансформатора можно с помощью обыкновенных конденсаторов, включенных в первичную обмотку трансформатора.

    Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение не менее 300 В и иметь емкость, в зависимости от типа трансформатора и тока потребления нихромовой спиралью, порядка 50 мкФ. На таком принципе стабилизации тока на вторичной обмотке мной разработана Схема зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов. Трансформатор должен быть соответствующей мощности и иметь 10% запас по напряжению.

    Схема с использованием понижающего трансформатора и тиристорного регулятора мощности

    Еще одна, несколько необычная схема регулятора температуры нагрева нихромовой проволоки, с помощью тиристора. Она подобна регулировке с помощью ЛАТРа с трансформатором, но малогабаритная. Классическая схема тиристорного регулятора для этой схемы не подходит, так как искажает форму синусоидального тока.

    Поэтому необходима специальная схема тиристорного регулятора, выдающая на выходе синусоидальный сигнал и рассчитанная на работу с индуктивной нагрузкой.

    Возможно включение тиристорного регулятора так же после вторичной обмотки трансформатора. В данном случае при выборе схемы регулятора следует учесть, что он должен быть рассчитан на ток, который необходим для разогрева нихромовой проволоки.

    Схема с использованием любых электроприборов

    Если ни одна из выше приведенных электрических схем разогрева нихромовой проволоки для приспособления резки пенопласта не может быть реализована, то предлагаю нестандартную схему ее разогрева.

    При подключении любого электроприбора, он потребляет из электросети ток. Величина тока напрямую зависит от мощности электроприбора. Чем больше мощность, тем больше будет течь по проводам ток. Сопротивление куска нихромовой проволоки станка для резки пенопласта чуть больше сопротивления медных проводов и, следовательно, включение станка в разрыв одного из проводов электроприбора на работе его не скажется, а нихромовая проволока будет нагреваться. Этим и можно воспользоваться.

    При использовании подключения станка для резки пенопласта по этой схеме, обязательно нужно проследить, чтобы нихромовой провод не был подключен непосредственно к фазному проводу электросети. Физически подключение лучше всего выполнить с помощью переходника, наподобие того, который описан для измерения силы тока потребления.

    Подходят для работы в схеме электроприборы непрерывного действия, например обогреватель, пылесос. Оценить, какой ток потребляют электроприборы можно по таблице на странице сайта «Выбор сечения провода кабеля для электропроводки».

    Если не известны электрические параметры нихромовой проволоки, то нужно сначала попробовать подключить маломощный электроприбор, например электрическую лампочку 200 Вт (потечет ток около 1 А), далее обогреватель на 1 кВт (4,5 А), и так увеличивать мощность подключаемых приборов, пока нихромовая проволока резака не нагреется до нужной температуры. Электроприборы можно подключать и параллельно.

    К недостаткам последней схемы подключения нихромовой спирали следует отнести необходимость определения фазы для правильного подключения и низкий КПД (коэффициент полезного действия), киловатты электроэнергии будут расходоваться бесполезно.

    ydoma.info

    Как осуществляется резка пенопласта?

    При строительных и отделочных работах возникает вопрос, чем осуществить резку пенопласта так, чтобы он не крошился. Для этого используют специальные инструменты и приемы, которые выбираются на основании размеров пенопластовой плиты. Такие резаки можно приобрести в магазине или изготовить самостоятельно. Чтобы сделать инструмент своими руками, не потребуются специальные знания или навыки.

    Нихромовый резак своими руками

    Осуществляется резка пенопласта струной, раскаленной до +120…+150°С и плавящей материал. Благодаря этому срез ровный, а пенопласт не крошится. На таких приспособлениях устанавливается нихромовая нить, через которую пропускается электричество. Сделать простой резак можно своими руками. Он отличается от станка портативностью и компактностью, поэтому температуру нагрева нихромовой проволоки на нем регулировать нельзя.

    Необходимые инструменты и материалы

    Чтобы сделать резак с нихромовой проволокой для резки пенопласта, понадобятся такие инструменты и материалы:

    • небольшой деревянный брусок;
    • шуруповерт и сверло;
    • 2 карандаша;
    • 2 отрезка медной проволоки;
    • круглогубцы;
    • термоклей или ПВА;
    • изолента;
    • коннектор для батареек;
    • выключатель;
    • 1 м проводов;
    • паяльник;
    • нихромовая нить.

    Последняя продается в магазине радиодеталей. Также ее можно взять со старых нагревательных элементов от фена, кипятильника, бойлера и пр.

    Самодельный резак для пенопласта

    Самодельный резак предназначен для незначительных работ. Раскроить им весь лист пенополистирола не представляется возможным. Чтобы осуществить резку пенопласта в домашних условиях, необходимо:

    1. В деревянном бруске длиной 10-11 см сделать 2 отверстия. Они должны совпадать с диаметром карандашей. От края нужно отступить на 1-1,5 см. Углубление должно быть немного глубже половины бруска, чтобы зафиксировать карандаши. Благодаря такому расстоянию можно порезать лист пенопласта практически любой толщины.
    2. Оба карандаша вклеить в отверстия с помощью термоклея или ПВА.
    3. В каждом из карандашей сверху сделать небольшое отверстие для медной проволоки.
    4. Медную проволоку согнуть круглогубцами таким образом, чтобы на ее концах получились маленькие кольца. После этого установить в отверстия в карандашах.
    5. Коннектор для батареек приклеить перпендикулярно к деревянному бруску. Дополнительно он будет исполнять роль ручки.
    6. На брусок наклеить выключатель, чтобы можно было обесточивать струну.
    7. Затем подключить к коннектору 2 провода. После этого соединить с выключателем, а потом каждый вывести на отдельный карандаш. Чтобы провод не провисал и не мешал работе, его фиксируют изолентой. Чтобы обеспечить надежное качество подключения, нужно припаять провода к коннектору. Места соединений нужно изолировать с помощью термоусадочной трубки или изоленты.
    8. Второй конец каждого провода очистить от оплетки и прикрутить к медной проволоке. Соединение припаять.
    9. Нихромовую нить продеть в кольца из медной проволоки и закрепить на них. Струна должна быть туго натянута между карандашами. При нагревании она растягивается и немного провисает. Чем сильнее натяжение, тем меньше провисание.
    10. В коннектор вставить батарейки и приступить к резке пенопластовых листов.

    Таким образом можно сделать простой прибор для резки пенопласта своими руками. И еще один вариант изготовления станка смотрите на видео:

    Станок для резки пенопласта своими рукам

    Станки для резки удобнее тем, что в них режущая нить зафиксирована и нужно двигать только пенопласт. Это позволяет повысить точность движений. При изготовлении понадобятся такие же инструменты и техника, как и в предыдущем случае.

    Для начала нужно сделать столик, который представляет собой деревянное основание с небольшими ножками. Стол должен быть ровным и гладким, чтобы не допустить деформации пенопласта. Размеры основания выбираются произвольно. Перпендикулярно к столешнице прикручивается брусок, а к нему под углом 90° крепится деревянная перекладина. Затем необходимо усилить конструкцию перемычкой.

    Угловой линейкой отмечается место, в которое будет уходить нить накаливания. Если поверхность достаточно ровная, это можно сделать с помощью отвеса. Для этого в торец вкручивается саморез с широкой шляпкой, а на него накручивается нить с грузом. В выбранном месте сверлится отверстие диаметром 6 мм. Чтобы струна не обжигала дерево, устанавливается пластина из текстолита или металла. Следует поставить материал заподлицо с поверхностью.

    В отверстие продевается проволока, нижний конец которой надевается на саморез. Шуруп вкручивается рядом с отверстием. Длина спирали должна быть такой, чтобы при нагревании последняя становилась красной. Поскольку при высоких температурах проволока удлиняется, необходимо использовать компенсирующую пружину, чтобы избежать провисания. На верхний саморез насаживается пружина, а к ней крепится нихромовая нить.

    К концам нити подсоединяется источник энергии, которым может служить аккумулятор с напряжением 11,7-12,4 В. Чтобы регулировать этот показатель, используют схему тиристорного регулятора. Регулятор можно взять от электрической болгарки. Также контролировать напряжение можно с помощью спирали на станке для резки пенополистирола.

    Эта спираль устанавливается на деревянном бруске, к которому крепится верхний край нити накаливания. Соединяется с проволокой последовательно. Ее функция заключается в удлинении нихромовой нити и, соответственно, уменьшении напряжения. Достичь этого можно, меняя место подключения к нихромовой спирали. Чем меньше расстояние, тем сильнее греется нить и больше плавится пенопласт.

    Если к станку подключается трансформатор, он должен иметь гальваническую развязку. При этом должен использоваться трансформатор с отводами.

    Для плавных и ровных срезов нужно сделать направляющую рейку. Ее изготавливают из бруска или любого другого ровного материала.

    С помощью такого несложного станка осуществляется резка пенопласта своими руками. Дополнительно можно сделать разные приспособления. Можно изготовить во время ремонта стусло своими руками или лоток, которые помогут ровно порезать материал под нужными углами.

    Технология 3D-резки пенопласта

    Пенополистирольную продукцию стали широко использовать в маркетинговых и декоративных целях. Из пенополистирола делают логотипы компаний, вырезают названия, различные фигурки, элементы декора и пр. Поэтому 3D-резка приобрела широкую популярность. Использование пенопласта позволяет сэкономить средства и в то же время получить качественный и долговечный продукт.

    Объемная резка осуществляется на специальных станках. Они раскраивают материал с помощью длинных струн или лазера и позволяют придать пенопласту любую форму.

    Фигурная резка пенопласта

    Фигурная резка пенополистирола осуществляется на специальных станках. Некоторые из них оборудованы ЧПУ. При работе на станке толщина листов пенопласта не имеет значения. Однако для несложной резки можно использовать простой резак, сделанный своими руками.

    alsver.ru

    Как резать пенопласт нихромовой проволокой

    Среди множества видов строительных материалов достойное место по праву занимает пенопласт – универсальное средство, обладающее особыми теплоизоляционными и звукопоглощающими свойствами. Технология производства данного материала подразумевает использование вспененных пластмасс в виде часто расположенных газовых полостей. Пенопласт имеет достаточно небольшую стоимость, что позволяет делать его закупки в том количестве, которое необходимо для выполнения той или иной задачи. Этот материал широко применяется не только в качестве теплоизоляционного материала, но и в дизайне и рекламе, где из него вырезают объемные фигуры. В статье речь пойдет о резке пенопласта в домашних условиях.

    Содержание:

    1. Основные преимущества использования пенопласта
    2. Разновидности пенопласта
    3. Применение пенопласта
    4. Приспособления для резки пенопласта
      • Лазерная резка пенопласта
      • Изготовление прибора для резки пенопласта своими руками

    Основные преимущества использования пенопласта

    Это один из лучших материалов для осуществления теплоизоляции строения, причем, как снаружи, так и изнутри;

    • могут использовать как дополнительный слой герметизации при транспортировке каких-либо предметов;
    • производители декоративных изделий для осуществления ремонтных работ в широком ассортименте представляют потолочные покрытия, имеющие отличия не только по цветовому оттенку, но и фактурному изображению;
    • уникальное средство звукоизоляции, как отдельных комнат, так и всего сооружения;
    • является экологически чистым материалом, поскольку в его составе нет токсичных компонентов;
    • обладает устойчивостью к воздействию различных микроорганизмов, грибков, плесени  и пр;
    • благодаря незначительному весу изделия выполнить монтаж не составит особого труда. Транспортировка, перегрузка, а также укладка выполняется без особых усилий.

    Несмотря на все свои положительные моменты, работа с пенопластом предусматривает соблюдение нюансов эксплуатации данного материала. Многие технические жидкости, такие как ацетон, уайт-спирит, бензин и т.п., действуют на пенопласт разрушающе. Важным моментом является соблюдение температурного режима в местах применения данного вида утеплителя. Когда температура воздуха превышает отметку +500С, существует вероятность возникновения разрушительного процесса внутренней структуры пенопластовых плит и их крошения.

    Разновидности пенопласта

    На сегодняшний день существует несколько марок пенопласта, который обозначается специальной маркировкой. ПСБ-С — беспрессовый самозатухающий пенопласт.

    Четкое представление и понимание значения определенного наборы цифр и букв позволит выбрать именно тот материал, который максимально будет соответствовать требованиям дальнейшего применения:

    • ПСБ-С-15 –  имеет низкий показатель плотности и традиционно применяется в качестве утеплителя в тех местах, где не предполагается механическая нагрузка. Влагоустойчив и пожаробезопасен. Можно выполнять теплоизоляцию контейнеров, вагонов, мансард. Данная марка не подходит для фигурной резки пенопласта;
    • ПСБ-С-25 – универсальная марка, которая является приоритетной. Широко использую при проведении утепления стен как внутри, так и снаружи. Практичный, долговечный, экологичный;
    • ПСБ-С-35 – изолирующее средство для фундамента или коммуникаций под землей. Довольно часто применяют в процессе обустройства бассейна, площадки для занятий спортом, газонов. Не поддается воздействию влаги, развитию грибков и микроорганизмов, устойчив к механическим воздействиям;
    • ПСБ-С-50 – плотность материала очень высокая, что свидетельствует о возможности его применять как вариант утепления полов перекрытий в многоэтажных домах, гараже. Влагоустойчив, пожаробезопасен, долговечен. Отлично подойдет для художественной резки и использования как внутри помещения, так и снаружи.

    Важность плотности пенопласта

    • Плотность любого материала указывает на то, что изделие обладает высоким показателем устойчивости к различным механическим воздействиям. Пенопласт не является исключением. Существует определенная закономерность – чем выше показатель плотности, тем больший вес имеет материал. Это, в свою очередь, определяет возможность использовать пенопласт в тех или иных условиях, поскольку процесс монтажа играет не последнюю роль при выборе марки материала.
    • Плотный пенопласт способен выдерживать нагрузки и обеспечивать при этом теплоизоляцию пространства. Устойчивость к появлению различных грибков, плесени и прочих микроорганизмов  предоставляет возможность применять данный материал в особых условиях. Показатель прочности пенопласта оказывает непосредственное влияние на ценообразование данного материала.
    • Низкая плотность говорит и о том, что при резке такого пенопласта он начнет крошиться и из него не получится сделать четких форм с резкими контурами.

    Применение пенопласта

    Данный материал широко используется не только в строительстве, но и:

    • в качестве упаковочного материала в медицине;
    • как один из средств обеспечения безопасности на открытых водоемах (буйки, поплавки, наполнители жилетов, спасательные круги ит.д.);
    • на этапе ремонта холодильников и иного климатического оборудовании;
    • в судостроении как непотопляемое средство (на крупных и малых судах);
    • для воплощения дизайнерских идей при оформлении интерьера экстерьера;
    • в рекламе (объемные буквы).

    В продаже пенопласт представлен в виде листов определенной толщины. В процессе его крепления не редко возникает необходимость выполнять его порезку на более мелкие сегменты. Осуществление этой задачи не такое простое мероприятие как может показаться на первый взгляд. Резка пенопласта имеет ряд хитростей и нюансов, соблюдение которых позволит сделать механическую обработку материала за короткий промежуток времени.

    Приспособления для резки пенопласта

    Довольно часто возникает вопрос «чем лучше резать пенопласт дома». На самом деле способов выполнения данного процессе несколько. Моделирование элементов осуществляется при помощи следующих инструментов:

    • острый нож с резиновой насадкой на острие;
    • паяльник со специальным приспособлением – нож насадка;
    • ножовка по дереву;
    • струна и т.д.

    Каждый способ имеет как недостатки, так и преимущества. Рассмотрим их более подробно.

    • Нож для резки пенопласта должен быть очень острым. Он подойдет для работы с незначительными габаритами материала, Однако, на конце режущего предмета должна располагаться насадка из резины. Перед началом выполнения процесса резки, заготовку желательно закрепить в тиски либо же другое устройство. Движение ножа должно иметь направление «от себя», поскольку не исключена вероятность его соскальзывания, что в свою очередь может привести к травматическим последствием для мастера.

    • Для изготовления деталей из пенопласта, где требуется особая точность выполнения нарезки, можно применять паяльник, который снабжен специальной насадкой – ножом. В процессе работы паяльника насадка постепенно нагревается. Остается лишь плавными неторопливыми движениями двигать приспособление по поверхности пенопласта. Однако следует быть предельно осторожными, поскольку в процессе резки под действием высоких температур пластмасса начинает плавиться. В результате раскаленная капля пластмассовой массы может попасть на кожный покров или одежду. Чтобы избежать подобной неприятности, важно обезопасить свои движения.
    • Обычный сапожный нож может разрезать лист пенопласта толщиной до 40 см. При этом, широкое лезвие должно быть сильно заточено, а острие оставаться тупым. Через каждые 1,5 – 2 м нож необходимо затачивать. Поэтому точило должно быть всегда рядом. Безусловно, процесс резки будет сопровождаться специфическим звуком — «визгом». Но и это можно исключить, надев обычные наушники.
    • Если нужно разрезать листы пенопласта толщиной более 80 см, то надо взять в руки ножовку по дереву с тонкими зубьями. Это очень важно, поскольку от величины зубцов зависит точность и равномерность выполнения порезки. Особых усилий прикладывать в данном случае не придется. При этом травматизм сводится к минимуму. Однако такой способ актуален в случае необходимости выполнить длинный прямой разрез.
    • При незначительной толщине материала возможно применять для резки обычный канцелярский нож. Однако, несмотря на то, что этот инструмент достаточно острый, со временем он тоже имеет свойство тупиться. Было бы неплохо нож слегка подогревать, чтобы процесс резки проходил более плавно.

    • Резка пенопласта струной — самый популярный способ в домашних условиях. Производительность такого процесса достаточно высокая. Однако, необходимо соорудить специальное приспособление, расположение которого должно быть стационарно. Точность выполнения порезки и скорость осуществления процесса приравнивается к производственным.
    • В некоторых случаях можно применять даже болгарку для резки пенопласта. Однако диск следует подбирать по металлу минимальной толщины. При этом работа сопровождается шумом не только от пенопласта, но и от функционирования инструмента. А мусор будет разлетаться во всех направлениях.
    Лазерная резка пенопласта 
    • Резать пенопласт на сегменты необходимого размера можно не только при проведении теплоизоляционных работ, но и для создания особых архитектурных элементов различных габаритов и конфигураций. В промышленных масштабах для создания объемных фигур используется лазерная резка пенопласта, которая функционирует благодаря специальному программному обеспечению. Более того, благодаря применению лазера можно выполнить трехмерную резку. В результате получаются уникальные фигуры с обработанной внутренней и внешней поверхностью довольно быстро и качественно.

    Их используются в следующих отраслях:

    • в металлургии (для литья металлических сплавов);
    • автомобилестроении (тюнинг машины);
    • строительстве (для сооружения опалубки, теплоизоляция строения и труб, различные архитектурные формы);
    • рекламе (логотипы и т.п.);
    • театральное декорирование.

    Это всего лишь малый список того, где может быть задействован пенопласт или изделия из него. Для производства элементов методом фигурной резки важно обеспечить оборудование правильное программное обеспечение, а также по максимуму автоматизировать процесс подачи сырьевого материала. Согласно эскизу, заложенному в память компьютера, можно выполнить любое действие резки пенопласта независимо от сложности проекта.

    • Для минимизации отходов при резке пенопласта важно все четко рассчитать и с максимальной точностью выполнить макет. Именно качество первоначальной заготовки влияет на конечный результат. Поэтому листы пенопласта должны иметь идеально ровную поверхность.
    • Расположенный на станке для фигурной резки пенопласта лист материала подается на обработку очень медленно и расчетливо. Поэтому, для выполнения заказа, предполагается задействовать одновременно несколько обученных специалистов, которые имеют навыки работы с подобными материалами.
    • Не стоит забывать о золотом правиле «Семь раз отмерь и только один раз отрежь». Поскольку пенопласт в процессе резки крошится, то прежде, чем вырезать нужный элемент, неоднократно проверьте соответствие нанесенных размеров желаемому формату.
    Изготовление прибора для резки пенопласта своими руками

    Для того, чтобы соорудить аппарат, режущий пенопласт с максимальной эффективностью, необходимо иметь:

    • длинную спицу;
    • проволоку нихромовую;
    • трансформатор понижающий (12 — 24 Вольта);
    • реостат, который можно при необходимости регулировать;
    • провода электрические.

    • Под воздействием тока происходит раскаливание нихрома, в результате чего можно выполнять резку пенопласта с легкостью. В процессе резки нихромом края отреза запаиваются, препятствуя разрушению материала.
    • Начинать резать пенопласт можно после того, как проволока раскалится до красноватого состояния. Недопустимо доводить излишнее раскаливание, поскольку место разреза будет слишком широким. Причем следует учесть, что нагретая проволока имеет свойство растягиваться. Это свидетельствует о необходимости  применения в данном приспособлении сильной пружины.

    Предосторожность! Важно соблюдать элементарные правила безопасности в процессе резки пенопласта нихромовым методом, поскольку данный материал при раскаливании выделяет токсичные пары. Следует позаботиться о наличии защитной маски для выполнения процедуры. Желательно все работы проводить в помещении, которое хорошо проветривается.

    Резка пенопласта видео

    strport.ru

    Пошаговая инструкция по самостоятельному изготовлению станка и резке пенопласта

    Шаг 1. Заготовка столешницы. В качестве столешницы аппарата для резки пенопласта своими руками, можно взять любой кусок ДСП нужного размера. Поверхность, по которой будет передвигаться пенопласт, должна быть гладкой. В столешнице просверливаются отверстия для стоек. В качестве стоек удобно использовать металлические штыри с резьбой диаметром 10-12 мм. Высота стоек должна соответствовать толщине листов пенопласта плюс запас по высоте. Штырь фиксируется гайками.

    Для придания конструкции устойчивости, снизу к столешнице прикрепляются бруски, которые будут так же служить для безопасного прохождения электрического провода.

    Шаг 2. Подключение подающих ток проводов. Снизу под столешницей провода подключаются к металлическим стержням-стойкам: провод наматывается на нижний конец штыря и прижимается болтом.

    Второй конец проводов должен быть подключен к источнику питания в зависимости от выбранного способа. Самым лучшим соединением будет соединение через вилку, которая будет соединяться с розеткой ЛАТЕРа. Возможно соединение через самозажимные клеммы, а так же при помощи скрутки и пайки. Это зависит от выбранного источника питания.

    В любом случае, соединение должно быть выполнено в соответствии с правилами работы с электрическими установками и приборами, быть удобным для работы и безопасным во время эксплуатации.

    Шаг 3. Закрепление нихромовой спирали. Нихромовая спираль закрепляется между двумя стойками. С одного конца спирали прикрепляется пружина (их может быть и две).

    Пружина нужна для того, чтобы натягивать нихромовую нить во время работы. Дело в том, что при нагреве нихромовая нить удлиняется и провисает. Нить в таком состоянии не даст качественного реза. Поэтому нить закрепляют в изначально напряженном состоянии, так чтоб пружина была слегка растянута.

    Для крепления нихромовой нити на штыре используются шайбы с внутренним диаметром немного большим чем диаметр штыря. В шайбе делается небольшое отверстие для крепления самой спирали. Также делается небольшая заточка со стороны внутреннего диаметра для того, чтоб шайба могла фиксироваться на резьбе штыря.

    В одну шайбу вставляют пружину с прикрепленной к ней спиралью и одевают её на первый штырь. Вторую шайбу надевают на второй штырь и в просверленное отверстие продевают нихромовую спираль. Далее её натягивают так, чтоб пружина растянулась, и фиксируют.

    Шаг 4. Резка пенопласта. Чтобы распустить лист пенопласта на два листа заданного размера, спираль выставляют на нужную высоту. Необходимое расстояние отмеряют линейкой.

    Затем станок подключают к источнику питания. Нить нагревается и теперь можно резать пенопласт, плавно продвигая его вперед по столешницы.

    Скорость резки зависит от температуры накаливания нити, что в свою очередь зависит от поданного напряжения и толщины самой нити. Не стоит стараться подать больше напряжение, чтобы достичь большой скорости, т.к. это может привести к быстрому перегоранию нити. Здесь опытным путем должен быть подобран баланс между напряжением, толщиной и длиной нити. Нить не должна перекаляться во время работы. При разогреве она становится красного или алого цвета. Но она не должна становиться белой – это говорит о перегреве нити и о том, что напряжение желательно снизить, иначе в таком режиме нить долго не прослужит. Конечно же, плавная регулировка легко делается, если есть в наличии ЛАТЕР. Но если его нет, то лабораторный блок питания можно сделать и из компьютерного блока питания, на видео ниже есть больше информации. После того как вы своими руками сделали этот станок для резки пенопласта, нужно убедиться, что аппарат безопасный.

    Нужно помнить, что все мероприятия должны соответствовать технике безопасности по работе с электроприборами. Источник питания должен иметь заземление, все соединения должны быть тщательно заизолированы. Все работы по сборке станка должны производиться с обесточенными проводами. Станок подключается к электросети только на время работы с пенопластом. После работы его необходимо тут же выключить. Во время работы со станком нужно избегать прикосновения к металлическим деталям и самой нихромовой нити.

    Шаг 4. Резка пенопласта под углом. Иногда возникает необходимость разрезать пенопласт таким образом, чтоб одна сторона была выше, а другая ниже.

    Для этого спираль выставляется под уклоном с нужными параметрами. Таким образом можно получить листы пенопласта различного сечения.

    o-builder.ru

    Конструкция станка

    Основанием приспособления для резки пенопласта послужил лист ДСП (древесно-стружечной плиты). Размер плиты нужно брать исходя из ширины пластин пенопласта, которые планируется разрезать. Я использовал дверку от мебели размером 40×60 см. При таком размере основания можно будет разрезать пластины пенопласта шириной до 50 см. Основание можно сделать из листа фанеры, широкой доски, закрепить струну резки непосредственно на рабочем столе или верстаке.

    Натягивать нихромовую струну между двумя гвоздями предел лени домашнего мастера, поэтому я реализовал простейшую конструкцию, обеспечивающую надежную фиксацию и плавную регулировку высоты расположения струны в процессе резки над поверхностью основания станка.

    Крепятся концы нихромовой проволоки за пружины, одетые на винты М4. Сами винты закручены в металлические стойки, запрессованные в основание станка. При толщине основания 18 мм, я подобрал металлическую стойку длиной 28 мм, из расчета, чтобы при полном вкручивании винт не выходил за пределы нижней стороны основания, а при максимально выкрученном состоянии обеспечивал толщину нарезки пенопласта 50 мм. Если потребуется нарезать листы пенопласта или поролона большей толщины, то достаточно будет заменить винты более длинными.

    Чтобы запрессовать стойку в основание, сначала в нем просверливается отверстие, диаметром на 0,5 мм меньше, чем внешний диаметр стойки. Для того, чтобы стойки легко можно было забить молотком в основание, острые кромки с торцов были сняты на наждачной колонке.

    Прежде, чем закручивать в стойку винт, у его головки была проточена канавка, чтобы нихромовая проволока при регулировке не могла произвольно перемещаться, а занимала требуемое положение.

    Чтобы проточить в винте канавку, сначала его резьбу нужно защитить от деформации, надев пластиковую трубку или обернуть плотной бумагой. Затем зажать в патроне дрели, включить дрель и приложить узкий надфиль. Через минуту канавка будет готова.

    Для исключения провисания нихромовой проволоки из-за удлинения при нагреве, она закреплена к винтам через пружины.

    Подходящей оказалась пружина от компьютерного монитора, используемая для натяжения заземляющих проводников на кинескопе. Пружина была длиннее, чем требовалось, пришлось сделать из нее две, для каждой стороны крепления проволоки.

    После подготовки всех крепежных деталей можно закреплять нихромовую проволоку. Так как ток при работе потребляется значительный, около 10 А, то для надежного контакта токоподводящего провода с нихромовой проволокой я применил способ крепления скруткой с обжатием. Толщину медного провода при токе 10 А необходимо брать сечением не менее 1,45 мм2. Выбрать сечение провода для подключения нихромовой проволоки можно из таблицы. В моем распоряжении имелся провод сечением около 1 мм2. Поэтому пришлось каждый из проводов сделать из двух сечением 1 мм2, соединенных параллельно.

    После снятия изоляции с концов проводов на длину около 20 мм, медные проводники навиваются на струну нихромовой проволочки в месте ее крепления к пружине. Затем, удерживая нихромовую проволочку за петлю плоскогубцами, сделанная обвивка медного провода овивается свободным концом нихромовой в противоположную сторону.

    Такой способ соединения токоподводящего медного провода с нихромовым проводом обеспечит большую площадь их контакта и исключит сильный нагрев в месте соединения при работе станка для резки пенопласта. Это подтвердила практика, после продолжительной резки пенопласта, полихлорвиниловая оболочка токоподводящего провода не оплавилась, медный провод в зоне соединения не изменил своего цвета.

    Для возможности регулировки толщины резки пенопласта на приспособлении, отвод токоподводящих проводников сделан с петлей. Чтобы провода не мешали при работе, они пропущены через отверстия в основании и закреплены на обратной его стороне скобками. По углам основания прибиты такие же скобки в качестве ножек.

    Токоподводящие провода, чтобы не запутывались, свиты между собой. На концах проводов для подключения к источнику питания, запаяны накидные клеммы.

    Выбор нихромовой проволоки

    Нихромовая проволока по внешнему виду мало чем отличается от стальной проволоки, но сделана она из сплава хрома и никеля. Наиболее распространена проволока марки Х20Н80, содержащая 20% хрома и 80% никеля. Однако в отличие от стальной или медной проволоки, нихромовая проволока имеет большее удельное сопротивление и выдерживает, сохраняя, высокую механическую прочность температуру нагрева до 1200˚С. Нихромовая проволока выпускается диаметром от 0,1 мм до 10 мм.

    Нихромовая проволока широко используется в качестве нагревательных элементов в бытовых и промышленных изделиях, таких как электрический фен, утюг, электроплитка, лучевые обогреватели, паяльники, водонагреватели и даже в электрочайниках. И это далеко не полный перечень. Так называемые нагреватели типа ТЭН тоже изготовлены из нихромовой проволоки, только спираль размещена в металлической трубке, которая заполнена для изоляции и передаче тепла от спирали к стенкам трубки, кварцевым песком. Привел перечень приборов не случайно, просто из вышедшего из строя нагревательного элемента можно взять нихромовую проволоку для изготовления станка, конечно, если она не успела перегореть от долгой работы.

    Резка пенопласта на станке заключается в расплавлении его по линии прохода, разогретой нихромовой проволоки. Температура плавления пенопласта составляет около 270˚С. чтобы пенопласт плавился при соприкосновении с проволокой, температура ее должна быт в несколько раз больше, так как тепло будет расходоваться не только на плавление, но и за счет теплопроводности поглощаться самим пенопластом, снижая температуру проволоки. Количество поглощаемого пенопластом тепла будет напрямую зависеть от его плотности. Чем плотнее пенопласт, тем больше потребуется тепловой энергии.

    Из выше сказанного следует, что в зависимости от плотности пенопласта для его резки необходимо выбирать проволоку соответствующего диаметра, чтобы нихромовая проволока не расплавилась от выделяющегося на ней тепла. Чем выше плотность пенопласта, тем большего диаметра должна быть нихромовая проволока. Стоит заметить, что станком, на котором установлена проволока для резки плотного пенопласта с успехом будет резаться и неплотный, только продвигать его надо будет быстрее.

    Длина нихромовой проволоки для приспособления выбирается исходя из размеров пластин пенопласта, предназначенного для резки, и от плотности пенопласта не зависит.

    В результате подведенных экспериментов, было определено, что для эффективной резки пенопласта мощность, которую необходимо подавать на единицу длины проволоки должна быть в пределах 1,5-2,5 Вт на сантиметр длины проволоки, для такого режим работы лучше всего подходит нихромовая проволока диаметром 0,5-0,8 мм. Она позволяет выделить достаточное количество тепла для быстрой резки пенопласта любой плотности, сохраняя при этом свою механическую прочность. Поэтому для изготовления станка для резки пенопласта была использована нихромовая проволока диаметром 0,8 мм.

    Расчет параметров источника электропитания для нагрева проволоки

    Надо отметить, что для разогрева нихромовой проволоки станка для резки пенопласта подойдет источник электропитания как переменного тока, так и постоянного.

    С учетом того, что на сантиметре длины проволоки нужно выделять мощность не более 2,5  ватта и длине проволоки 50 см, можно рассчитать мощность источника электропитания. Для этого нужно умножить величину выделяемой мощности на длину проволоки. В результате получается, что для разогрева проволоки станка для резки пенопласт понадобится источник электропитания мощность 125 Вт.

    Теперь необходимо определить величину напряжения источника электропитания. Для этого нужно знать сопротивление нихромовой проволоки станка для резки пенопласта.

    Сопротивление проволоки можно рассчитать по удельному сопротивлению (сопротивлению одного метра проволоки). Удельное сопротивление проволоки из нихрома марки Х20Н80 приведено в таблице. Для других марок нихрома значения отличаются незначительно.

    Как видно из таблицы, для проволоки диаметром 0,8 мм удельное сопротивление составляет 2,2 Ом, следовательно, нихромовая проволока длинной 50 см, которая была выбрана для станка резки пенопласта, будет иметь сопротивление 1,1 Ом. Если выбрать проволоку диаметром 0,5 мм, то сопротивление отрезка проволоки длиной 50 см составит 2,8 Ом.

    Воспользовавшись преобразованными формулами законов Ома и Джоуля – Ленца, получим формулу для расчета величины питающего напряжения для станка резки пенопласта. Величина питающего напряжения будет равна корню из произведения величины потребляемой мощности и сопротивления проволоки. В результате вычислений получается, что необходим источник питания напряжением 11,7 В. При этом ток потребления от источника составит 11,7 А. Для того, чтобы найти величину тока, нужно потребляемую мощность разделить на величину напряжения. Поделив 125 Вт на 11,7 В получим ток 11,7 А.

    В результате расчетов определено, что для нагрева нихромовой проволоки необходим источник питания переменного или постоянного тока, выдающий напряжение 11,7 В, и обеспечивающий ток нагрузки 12 А.

    При уменьшении или увеличении длины проволоки, напряжение источника питания необходимо будет пропорционально уменьшить или увеличить соответственно. При этом величина тока не изменится.

    Выполненный расчет является оценочным, так как не учтено переходное сопротивление в точках соединения проводов и сопротивление токоподводящих проводников. Поэтому оптимальный режим нагрева проволоки в конечном итоге приходится устанавливать непосредственно при резке пенопласта на приспособлении.

    Электрические схемы источника электропитания

    Подать питающее напряжение на нихромовую нить станка для резки пенопласта можно с помощью нескольких схем.

    Схема с использованием ЛАТР

    Наиболее простым вариантом источника электропитания станка для резки пенопласта является автотрансформатор с возможностью плавной регулировки выходного напряжения. Но эта схема имеет существенный недостаток, не имеет гальванической развязки с питающей сетью, так как выход ЛАТРа непосредственно соединен с электросетью. Поэтому при использовании ЛАТРа необходимо его подключать таким образом, чтобы общий провод был подключен к нулевому проводу питающей сети.

    Электрическая схема подключения нихромовой спирали к ЛАТРу.

    Что такое ЛАТР и как он устроен

    Промышленностью выпускаются лабораторные автотрансформаторы, которые принято называть ЛАТР (лабораторный автотрансформатор регулируемый). Они подключаются непосредственно к бытовой электросети 220 В и в зависимости от типа ЛАТРа рассчитаны на различный ток нагрузки.

    ЛАТР представляет собой тороидальный трансформатор с одной первичной обмоткой, по виткам которой при вращении расположенной сверху ручки, перемещается графитовое колесико, позволяющее снимать напряжение с любого участка обмотки. Таким способом на выходе ЛАТРа можно изменять напряжение от 0 до 240 В.

    Провода к ЛАТРу подсоединяются с помощью клеммной колодки, на которой нарисована его электрическая схема и нанесены надписи «Сеть» и «Нагрузка». К клеммам «Сеть» подсоединяется шнур с вилкой, для подключения к бытовой сети. К клеммам «Нагрузка» подключается изделие, которое нужно запитать напряжением, отличным от бытовой электросети.

    Внимание! Один из сетевых проводов, нижние клеммы на фото, соединен непосредственно с одним из проводов нагрузки. Таким образом, если на нижний вывод попадет фаза, то прикосновение к этой цепи будет опасным для человека.

    Поэтому, в случае использования ЛАТРа для нагрева нихромовой проволоки станка резки пенопласта без развязывающего трансформатора, необходимо обязательно индикатором фазы проверить отсутствие фазы на общем проводе. Если на нем фаза, вынуть питающую ЛАТР вилку из розетки и, развернув ее на 180 градусов, опять вставить. Повторно проверить нижний провод на предмет наличия фазы.

    Обычно на корпусе ЛАТРа имеется этикетка, на которой приводятся данные по его нагрузочной способности. На ЛАТРе, который изображен на фотографии, этикетка установлена непосредственно на регулировочной ручке.

    Из этикетки следует, что это ЛАТР типа ЛОСН, выходное напряжение можно регулировать в диапазоне от 5 до 240 вольт, максимальный ток нагрузки составляет 2 А.

    Если расчетный ток не превышает 8 А, то вполне можно запитать нихромовую проволоку через ЛАТР типа РНО 250-2.

    Этот ЛАТР позволяет подключать нагрузку с током потребления до 8 А, но учитывая кратковременность работы приспособления для резки пенопласта, вполне выдержит ток нагрузки и 10 А.

    Перед использованием ЛАТРа в качестве источника питания, необходимо проверить его работоспособность. Для этого нужно подключить к клеммам «Сеть» ЛАТРа сетевой шнур, а к клеммам «Нагрузка» мультиметр или стрелочный тестер, включенный в режим измерения переменного напряжения, на предел не менее 250 В. Установить ручку регулировки напряжения ЛАТРа в положение минимального напряжения. Вставить вилку в розетку.

    Медленно поворачивая ручку ЛАТРа по часовой стрелке убедиться, что выходное напряжение увеличивается. Вернуть ручку ЛАТРа в нулевое положение. Вынуть вилку из сети и подключить провода, идущие от нихромовой нити к клеммам «Нагрузка». Вставить вилку сетевого шнура в розетку и индикатором фазы проверить отсутствие фазы на нихромовой проволоке. Разобравшись с фазой, можно, медленно поворачивая ручку ЛАТРа подать напряжение на нихромовую проволоку. При этом нужно учесть, что проволока нагревается постепенно, в течение нескольких секунд.

    Внимание! Категорически запрещается прикасаться к проволоке рукой для проверки степени ее нагрева, когда на нее подано питающее напряжение! Температура проволоки очень высокая и можно получить ожег!

    Когда проволока нагреется до чуть заметного свечения, можно приступать к резке пенопласта на станке.

    Схема с использованием ЛАТР и понижающего трансформатора

    Если величина тока, потребляемого нихромовой проволоки будет больше, чем может обеспечить ЛАТР, то придется дополнительно после него включить понижающий трансформатор по, ниже приведенной электрической схеме.

    Как видите, в отличие от предыдущей схемы, к выходу ЛАТРа подключена сетевая обмотка силового трансформатора, нихромовая спираль подсоединена к вторичной выходной обмотке трансформатора. В этой схеме, благодаря развязывающему понижающему трансформатору, нихромовая спираль гальванически не связана с электрической сетью и поэтому безопасна для эксплуатации. В дополнение появилась возможность более плавной регулировки выходного напряжения и следовательно боле точной установки температуры резки пенопласта на станке.

    Мощность трансформатора и напряжение на его вторичной обмотке берется на основании расчетов, выполненных по выше приведенной методике. Например, для предложенной конструкции станка для резки пенопласта, при диаметре нихромовой проволоки 0,8 мм и длине 50 см, источником электропитания послужил ЛАТР с выходным током 2 А с включенным после него понижающим трансформатором мощностью 150 Вт с напряжением на вторичной обмотке 12 В.

    Схема с использованием понижающего трансформатора с отводами вторичной обмотки

    Для электропитания нихромовой спирали станка для резки пенопласта можно применить трансформатор с отводами во вторичной обмотке. Это самый простой, надежный и безопасный вариант, особенно если станок для резки пенопласта будет использоваться регулярно. Ведь при резке пенопласта на приспособлении регулировать температуру нагрева нихромовой проволоки не нужно. Температура подбирается один раз при настройке станка. Поэтому подобрав нужное напряжение, провода от выводов нихромовой проволоки припаиваются к выводам вторичной обмотки трансформатора навсегда.

    Не смотря на простоту и надежность этой схемы, стандартных готовых трансформаторов с отводами, да еще и на нужное напряжение нет. Придется найти подходящий трансформатор по напряжению и току на вторичной обмотке и отмотать лишние витки. Можно разобрать трансформатор и отмотав часть вторичной обмотки, намотать ее заново, но уже с отводами. Но эта работа требует знаний и опыта.

    Схема с использованием понижающего трансформатора и токоограничивающего конденсатора

    Установить стабильный выходной ток с вторичной обмотки трансформатора можно с помощью обыкновенных конденсаторов, включенных в первичную обмотку трансформатора.

    Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение не менее 300 В и иметь емкость, в зависимости от типа трансформатора и тока потребления нихромовой спиралью, порядка 50 мкФ. На таком принципе стабилизации тока на вторичной обмотке мной разработана Схема зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов. Трансформатор должен быть соответствующей мощности и иметь 10% запас по напряжению.

    Схема с использованием понижающего трансформатора и тиристорного регулятора мощности

    Еще одна, несколько необычная схема регулятора температуры нагрева нихромовой проволоки, с помощью тиристора. Она подобна регулировке с помощью ЛАТРа с трансформатором, но малогабаритная. Классическая схема тиристорного регулятора для этой схемы не подходит, так как искажает форму синусоидального тока.

    Поэтому необходима специальная схема тиристорного регулятора, выдающая на выходе синусоидальный сигнал и рассчитанная на работу с индуктивной нагрузкой.

    Возможно включение тиристорного регулятора так же после вторичной обмотки трансформатора. В данном случае при выборе схемы регулятора следует учесть, что он должен быть рассчитан на ток, который необходим для разогрева нихромовой проволоки.

    Схема с использованием любых электроприборов

    Если ни одна из выше приведенных электрических схем разогрева нихромовой проволоки для приспособления резки пенопласта не может быть реализована, то предлагаю нестандартную схему ее разогрева.

    При подключении любого электроприбора, он потребляет из электросети ток. Величина тока напрямую зависит от мощности электроприбора. Чем больше мощность, тем больше будет течь по проводам ток. Сопротивление куска нихромовой проволоки станка для резки пенопласта чуть больше сопротивления медных проводов и, следовательно, включение станка в разрыв одного из проводов электроприбора на работе его не скажется, а нихромовая проволока будет нагреваться. Этим и можно воспользоваться.

    При использовании подключения станка для резки пенопласта по этой схеме, обязательно нужно проследить, чтобы нихромовой провод не был подключен непосредственно к фазному проводу электросети. Физически подключение лучше всего выполнить с помощью переходника, наподобие того, который описан для измерения силы тока потребления.

    Подходят для работы в схеме электроприборы непрерывного действия, например обогреватель, пылесос. Оценить, какой ток потребляют электроприборы можно по таблице на странице сайта «Выбор сечения провода кабеля для электропроводки».

    Если не известны электрические параметры нихромовой проволоки, то нужно сначала попробовать подключить маломощные электроприбор, например электрическую лампочку 200 Вт (потечет ток около 1 А), далее обогреватель на 1 кВт (4,5 А), и так увеличивать мощность подключаемых приборов, пока нихромовая проволока станка для резки пенопласта не нагреется до нужной температуры. Электроприборы можно подключать и параллельно.

    К недостаткам последней схемы подключения нихромовой спирали следует отнести необходимость определения фазы для правильного подключения и низкий КПД (коэффициент полезного действия), киловатты электроэнергии будут уходить бесполезно.

    ydoma.info

    otoplenie.site

    Резка пенопласта нихромом

    Среди любимых технологий моделистов пенопласт занимает важное место. Он прост в обработке, легкий и в меру прочный. Цельные крылья из пенопласта различной плотности используются в моделях воздушного боя. Для их изготовления требуется специальный резак - пенорезка. По сути это нихромовая проволока разогретая под действием электрического тока.

    Конструктивные решения каждый моделист может принять сам. Я хочу рассказать как определиться с параметрами проволоки и блока питания.

    Как подобрать диаметр и напряжение

    Самое главное, что нужно знать, это зависимость величины тока от диаметра нихромовой проволоки, необходимая для ее разогрева. В таблице представлены данные для температуры 700 градусов (пенопласт плавится при ~250 градусов Цельсия).

    Диаметр, мм Ток, А
    1,0 12,1
    0,9 10,45
    0,8 9,15
    0,75 8,4
    0,7 7,8
    0,65 7,15
    0,6 6,5
    0,55 5,8
    0,5 5,2
    0,45 4,45
    0,4 3,85
    0,35 3,3
    0,3 2,7
    0,25 2,15
    0,2 1,65
    0,15 1,15
    0,1 0,72

    У меня есть блок питания на 12В и несколько кусочков нихрома разного диаметра. Поэтому я буду отталкиваться от напряжения. Хочется получить резак около 50-60 см длиной, чтобы удобно было вырезать консоли крыльев.

    Выбор диаметра при фиксированном напряжении

    Посчитаем длину проволоки для разных диаметров.

    D=0.3мм

    Требуется ток 2.7А (см таблицу выше). Сопротивление проволоки должно быть

    R = U / I; R = 12В / 2.7А = 4.4 Ом

    Удельное сопротивление нихрома p = 1.1 Ом мм²/м. Чтобы получить требуемую длину проволоки

    L = S * R / p; S - площадь сечения в мм², S = Pi * D * D / 4; L = 0.07 * 4.4 / 1.1 = 0.28м

    Получается достаточно коротко, хочется длиннее. Попробуем взять проволоку потолще.

    D=0.5мм

    Для разогрева потребуется ток 5.2А (см первую таблицу). Сопротивление R = 2.3 Ом. Длина равна

    L = 0.20 * 2.3 / 1.1 = 0.41 м

    Уже ближе. Для удобства приведу расчеты для других диаметров.

    • 0.6мм - 47см (6.5А)
    • 0.7мм - 54см (7.8А)
    • 0.8мм - 60см (9.2А)
    • 0.9мм - 67см (10.5А)
    • 1.0мм - 71см (12.1А)

    Мой блок питания держит ток до 15 ампер, так что все подходят.

    Выбор напряжения при фиксированном диаметре

    Предположим у нас есть проволока одного диаметра, и нужно выбрать блок питания под нее. Возьмем проволоку 0.3мм. Найдем напряжение требуемое для разогрева кусочка длиной 0.5м.

    U = I * R; R = L * p / S; Тогда U = I * L * p / S; U = 2.7 * 0.5 * 1.1 / 0.12 = 21 В

    Таким образом чтобы разогреть проволоку нам понадобится источник питания на 20В (ток 2.7А). Блоки питания от ноутбуков имеют сходные параметры, можно использовать их.

    Выводы

    Если проволока не греется, то нужно увеличивать ток.

    • Увеличиваем напряжение - при постоянном сопротивлении (наш кусок проволоки), ток тоже увеличится.
    • Уменьшаем сопротивление - при постоянном напряжении, ток увеличится. Сопротивление уменьшается путем увеличения диаметра (электронам проще протекать через толстое сечение), либо укорачивая длину.

    Где взять проволоку

    • В паяльниках очень тонкая проволока ~0.1мм
    • Мощные нагреватели имеют более толстые проволоки 0.3-0.5мм
    • На рынке от 50 рублей за катушку до 50 рублей за метр, зависит от наглости продавца )

    Читайте также как подобрать сечение проводов под аккумулятор.

    imelnikov.ru


    Смотрите также