Проволока для резки пенопласта

23.03.2016

Невзирая на огромное количество утепляющих материалов (которое, к слову, постоянно растет), а также возрастающую популярность минваты, пенопласт по-прежнему занимает лидирующие позиции и не планирует их сдавать. Если планируется утепления пола в квартире или подвальном помещении, то с резкой пенополистирола вполне справляются с помощью подручных инструментов, но если речь идет о значительных объемах или необычных задачах, то необходим особый прибор – станок для резки пенопласта.

Станок для резки пенопласта

Классификация станков

На современном рынке такие станки представлены в достаточно большом разнообразии. В данном случае можно приобрести особый агрегат для лазерной резки или, как вариант, попытаться изготовить нечто подобное собственноручно.

К слову, все станки условно делятся на следующие категории:

• портативные агрегаты (отдаленно напоминают нож);
• агрегаты с ЧПУ;
• для нарезки поперек или по горизонтали.

Конструктивные особенности и принцип действия

Даже несмотря на то, что станки существуют в самых различных модификациях, принцип действия у всех них в общих чертах один и тот же. Накаленная до высокой температуры кромка проходит через слой пенопласта в требуемом направлении наподобие горячего ножа через масло. В качестве такой кромки в большинстве случаев используется леска. В самых простых моделях имеется всего одна такая нагревающаяся нить, в то время как в более продвинутых приборов их может быть сразу несколько (до шести струн).

Обратите внимание! Если планируется нарезка погонажных элементов, то особое внимание следует уделить тому, изделия какой длины могут обрабатываться.

В качестве примера: станок СРП, который также используется для резки описываемого материала, оснащается струнами длиной свыше 2-х метров, а за один заход сможет разрезать порядка 12 пог. метров материала.

Специализированные станки и цены на них

Нередко пенопласт используется не для утепления или звукоизоляции сооружений, а для изготовления реклам либо же в дизайне интерьера. Это возможно благодаря применению специальных станков, предназначающихся для фигурной нарезки. Что характерно, при помощи такого оборудования можно обрабатывать материал одновременно в 2-х или даже в 3-х проекциях. При желании можно производить самые сложные элементы, такие как шестерни, шахматы, миниатюрные модели машин, различные фигурки, любые декоративные орнаменты.

Ниже приведены популярнейшие на отечественном рынке приборы, а также среднерыночная цена на них.

ФРП-01

Огромной популярностью данный агрегат обязан простоте своей конструкции и многофункциональности. Есть возможность производства погонажных элементов, фигур и букв для вывесок, утепляющих плит и так далее. Контроль работы прибора осуществляется посредством компьютерной программы, идущей в комплекте.

Примерная стоимость агрегата составляет 110-115 тысяч рублей.

Станок ФРП-01 для резки пенопласта

СРП-К «Контур»

Еще одна замечательная модель, позволяющая изготавливать различные детали фасадной отделки и опалубки для заливки растворов. Управление в данном случае ручное, зато потребляемая мощность относительно низкая (порядка 150В), да и транспортировать его весьма удобно.

Среднерыночная стоимость составляет где-то 42,5 тысячи рублей.

Самостоятельное изготовление станка для резки

Существует ряд способов того, как соорудить станок для резки пенопласта – от самого простого (ручные инструменты) до крайне сложного в исполнении. Рассмотрим вкратце каждый из них.

Способ первый. Ручная резка пенополистирола

1. Самый простой и вместе с тем доступный метод – это нарезка материала ножом. Важно, чтобы используемый для этого нож имел зазубрины и был смазан автомобильным маслом еще до начала работы (это снизит шумопроизводительность и оптимизирует саму процедуру). Также стоит заметить, что это самый медленный из способов, поэтому целесообразен лишь в случае небольшого объема материала.
2. Еще пенопласт можно резать горячей струной. Для этого следует забить пару гвоздей, натянуть между ними проволоку из нихрома и подключить к ней электропитание. Основное преимущество такого метода – это высокая скорость (один метр нарезается за 7-8 секунд) и аккуратный разрез. Но есть и существенный минус: такая процедура вредит человеческому здоровью.
3. Третий способ известен как резка «холодной струной». В данном случае струна из стали используется так же, как полотно двуручной пилы. Данный способ достаточно продуктивен.
4. Аналогичным образом можно резать пенопласт при помощи обычной ножовки.
5. Наконец, существует и профессиональный ручной инструмент, отделано напоминающий упомянутую выше горячую струну, только более усовершенствованный. При наличии такого инструмента работа выполняется качественно и быстро, есть возможность использовании фигурных насадок.

Видео – Резка пенополистирола нихромом

Способ второй. Самодельный станок на столе

Как бы то ни было, порезать пенополистирол вручную, даже при помощи одного из указанных выше инструментов, достаточно сложно. Материал может лопаться или крошиться, с этим ничего не поделаешь. Горячая струна частично решает проблему, но как быть, если объемы работы слишком большие? Выход есть – вы можете соорудить дома стационарный станок для резки.

Вначале подготавливается все необходимое. При создании такого аппарата потребуется:

• большой стол (в идеале каждая из сторон должна равняться как минимум 2-м метрам);
• струна, отличающаяся повышенным сопротивлением (при наличии старого электрообогревателя ее можно снять с него);
• железные пружины, которые характеризуются низкой проводимостью электротока;
• лабораторный трансформатор (ЛАТР), который превращает 220-вольтный ток в 24-вольный.

Помимо этого, вам понадобится еще и контроллер высоты струны. Им может быть, допустим, пара балок, и именно между ними будет двигаться режущая струна вместе с держателем.

Обратите внимание! Далеко не всегда требуется трансформатор. Зависит данный момент исключительно от того, какой материал использован при изготовлении нити. И если та хромирована, то вполне может использоваться и ток в 220 вольт. Хотя отметим, что, работая с такой мощностью, нужно строго придерживаться правил техники безопасности, в противном случае последствия могут быть самыми печальными.

Если же станок для резки пенопласта будет работать всего от 24-х вольт, то никакой опасности для организма быть не может. Такой ток вы попросту не почувствуете, а после случайного поражения потребуется всего лишь промыть пострадавший участок кожи водой.

Также напомним, что если пенопласт будет резаться раскаленным металлом, то неизбежно будут выделяться токсичные вещества. По этой причине работу нужно выполнять исключительно в специальной маске, да и помещение нужно хорошенько проветривать; иначе можно отравиться. Хотя предпочтительнее проводить резку на улице, пусть это можно сделать лишь в том случае если у вас имеется свой двор.

Чтобы вам было удобнее собирать конструкцию из подготовленных деталей, мы привели ниже детальную схему будущего станка.

Оборудование необходимое для производства пенопласта Ранее мы рассказывали оборудовании которое необходимо для производства пенопласта, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией читайте об этом тут

Способ третий. Самодельный станок (в отсутствие подходящего стола)

Если у вас нет стола подходящих габаритов, то можете выполнить основание под агрегат из фанеры, обычной доски или же ДСП. Алгоритм действий в данном случае должен быть следующим.

Подготовка всего необходимого

Принцип действия описанного выше станка также основывается на применении раскаленного металла. Если проводить по материалу горячей проволокой, то он будет легко резаться, а срезы при этом будут идеально ровными. В рабочем процессе вам в данном случае потребуется:

• лабораторный трансформатор (хотя можно использовать и аккумулятор от автомобиля);



• провод из меди;
• нить из нихрома;
• доска, кусок фанеры либо ДСП;
• стойки для фиксации нити;
• одна или две пружины.

Режущим элементом послужит нихромовая спираль. Как уже отмечалось, ее можно либо приобрести, либо вынуть из старого обогревателя. Что характерно, толщина данной спирали может варьироваться в пределах 0,5-1 миллиметра, хотя будет лучше, если она составит 0,7 миллиметра. Что же касается длины, то она зависит от габаритов материала, который будет подвержен резке.

Обратите внимание! Важным элементом является лабораторный трансформатор. Если таковой отсутствует, можете сделать нечто похожее из старого трансформатора и устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов.

Есть еще один вариант – можно взять блок питания от ПК, где к спирали подключаются провода на 12 вольт (черный с желтым).

Для самодельного станка достаточно выходного напряжения в 7-12 вольт. Еще один важный момент: толщина/длина нити накаливания должна быть отрегулирована таким образом, чтобы соответствовать напряжению. При чересчур сильном накале нить может даже лопнуть. В то же время если прогрев будет слабым, то процедура резки заметно замедлится.

Наконец, источником питания может послужить сам аккумулятор от автомобиля. Это целесообразно в тех случаях, когда отсутствует электричество.

Непосредственно сборка

Ниже приведена пошаговая инструкция сборки агрегата.

Шаг первый. Берем нить из нихрома и крепим ее к пружинам. Сами пружины надеваем на винты М-4, а те, соответственно, вкручиваем в подготовленные стойки.

Шаг второй. Железные стойки заранее запрессовываем в ДСП-лист, столешницу, фанеру (либо другую поверхность, которая послужит основанием под станок для резки пенопласта). Толщина основы, равно как и высота стоек, должна определяться тем, каковы потребности пользователя. При толщине основы в 18 миллиметров и высоте опор в 28 миллиметров винт, будучи целиком вкрученным, не сможет пройти в основание насквозь; и напротив, будучи целиком выкрученным, он сможет резать материал толщиной в 50 миллиметров.

Обратите внимание! Если в дальнейшем потребуется резка толстых листов, то мы удалим небольшие винты и вкрутим вместо них более длинные.

Шаг третий. Проделываем отверстия в основании с целью запрессовки. Важно, чтобы диаметр этих отверстий был приблизительно на 0,5 миллиметра меньшим, чем диаметр самой стойки. Далее при помощи молотка вбиваем стойки в отверстия, но предварительно обрабатываем наждачной бумагой острые торцевые края (это существенно упростит данную процедуру).

Шаг четвертый. До того как вкручивать в стойку винт, берем какой-либо подходящий инструмент и выпиливаем под его (винта) шляпкой небольшую канавку. Чтобы выполнить это, зажимаем один конец при помощи шуруповерта, под шляпку прикладываем напильник и инициируем вращение. Для чего требуется эта канавка? В первую очередь, дабы закрепить проволоку неподвижно, в противном случае в процессе регулировки она может смещаться.

Шаг пятый. Фиксируем проволоку: вначале к пружинам, а только потом – к самим винтам. Это нужно чтобы она не провисала, нагревшись и, соответственно, несколько удлинившись.

Шаг шестой. Закончив со всеми крепежными элементами, берем нихромовую проволоку и фиксируем ее. Способ крепления, который мы здесь используем, называется «скрутка с обжатием»: он позволяет создать максимально надежный контакт между кабелем, проводящим ток, и проволокой. Также важно, чтобы сечение медного кабеля составляло как минимум 1,45 мм?.

Шаг седьмой. Счищаем изоляционный слой с концов кабелей приблизительно на 2 сантиметра. Накручиваем проводники из меди на проволоку там, где та уже закреплена на пружинах. Один ее конец, используя пассатижи, крепко придерживаем и обматываем им проводник. Такая обмотка позволяет добиться максимальной площади контакта провода с проволокой, а когда станок, наконец, начнет работать, соединения не будут перегреваться.

Шаг восьмой. Далее делаем отвод проводников, проводящих электрический ток, в виде петли, дабы в дальнейшем появилась возможность регулировать процедуру резки пенопласта. Кроме того, мы проделываем в основе отверстия и проводим через них провода, дабы те не путались при эксплуатации. После этого крепим их с другой стороны, используя скобы.

Шаг девятый. К окончаниям проводов припаиваем клеммы, которые будут подключены к используемому источнику энергии.

Итак, станок для резки пенопласта практически готов. Отметим, что конструкции, созданной по приведенной выше схеме, вполне хватит для условий домашнего использования. Более того, при желании ее можно использовать еще и как приспособление для фигурной резки пенополистирола.

Видео – Создание устройства для резки пенополистирола

Несколько дельных советов

1. В процессе резки требуется средняя скорость движения пенопласта. Если он будет двигаться слишком быстро, то, скорее всего, раскрошится, а если слишком медленно, то торцы листов начнут плавиться.
2. Если работа выполняется на участке без электричества, то нужно соединить между собой 3 9-вольтные кроны и использовать их в качестве источника энергии. В таком случае станок сможет работать примерно 35-40 минут.
3. Использовать для этого автомобильные аккумуляторы нежелательно, поскольку те, невзирая на незначительное напряжение, отличаются еще и большой силой тока, способной повредить струну. И хорошо еще, если она попросту лопнет, ведь может случиться, что и брызнет раскаленным металлом.
4. Пенопласт, который будет использоваться для утепления бани, должен быть толстым. Более того, толстый материал проще производить (да и популярностью он особой не пользуется), а значит, стоит он будет дешевле, чем тонкий.

v-teplo.ru

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

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