≡× МЕНЮ

• Ремонт
• Ремонт 
• Дизайн интерьера
• Обо всём
• О сантехнике

Оборудование для сварки своими руками: расчет, схемы, изготовление, контактной и точечной. Контактная сварка – как самому изготовить оборудование и клещи? Контактная сварка своими руками из инвертора

При ремонте автомобиля или строительных работах часто возникает потребность в аппарате контактной сварки, который хотелось бы иметь, но его высокая цена не позволяет сделать такую покупку. Мы расскажем, как изготовить такой агрегат из сварочного аппарата инверторного типа своими силами. Соединение контактного типа основано на давлении и разогреве металла с помощью сварочного тока с кратковременным воздействием на свариваемые детали. Промышленные устройства такого рода давно и широко используются, мы расскажем, как собрать в домашних условиях такой аппарат из инвертора.

Множество видов оборудования обусловлено их высокой эффективностью, экономичностью и скоростью работы. Некоторые из них обладают высокотехнологичным контролем над качеством работ, могут оценивать толщину и параметры металла и регулировать текущий процесс. Аппарат для контактной сварки линейки Car-o-Liner CTR 41977 выполняет все виды высокоточных работ по металлу и является источником мощного сварочного тока. Шведские агрегаты Car-o-liner позволяют варить листовой металл, и построены на инверторной технологической основе. Аппараты Car-o-Liner позволяют вести сваривание металла под точечным давлением, и созданы, в том числе и для кузовного ремонта машин.

Кроме этого? существуют и иное, гораздо более простое, оборудование для соединения в зоне контакта листов, таким примером может служить аппарат для контактной сварки ТОР, который обладает следующими параметрами:

• небольшим весом (8 кг) и мощностью (2 кВт);
• сваривает листовой металл до 2 мм толщины;
• имеется возможность сваривания прута до 4 мм;
• осуществляет прогрев металла с целью последующей обработки;
• есть функция пайки припоем с высокой температурой плавления;
• в комплекте имеются твёрдосплавные фигурные и прямые электроды;
• имеются специализированные клещи со шлангом более 2 м;

Использование таких аппаратов контактной сварки с демократичной ценой и высокой мобильностью, позволяет осуществлять мелкий домашний и кузовной ремонт, а также сваривать арматурную сетку при строительных работах.

Важно отметить, что невысокое напряжение на клеммах позволяет проводить работы с соблюдением правил техники безопасности.

Щадящие для металла свойства сварочных аппаратов для контактной сварки позволяют использовать их при кузовном и ином ремонте листового проката в качестве споттера. О нём следует рассказать более подробно потому, что большинство людей сталкивается с повреждением кузова машины. Мы говорим о вмятинах, которые необходимо вытянуть и выровнять.

В этом случае используются специальные медные электроды, которые после зачистки деталей кузова, точечно привариваются к вмятине. Затем с их помощью осуществляют вытягивание неровностей путём дополнительного нагрева и остужения металла. Этот очень эффективный метод ремонта позволяет вытягивать неровности даже в труднодоступных местах.

Необходимое оборудование для контактной сварки

Чтобы собрать аппарат контактной сварки своими руками нужно определить заранее, как вы хотите его использовать. Небольшой вес инверторного агрегата, который мы возьмём за основу комплекта, позволяет собрать как мобильный, так и стационарный вариант. Дело в том, что клещи, обеспечивающие необходимое давление в точке сварки, можно смонтировать на стационарной платформе или же на гибком шланге.

Жёстко закреплённые электроды больше подходят для поточного шовного соединения листового металла, тогда как мобильный вариант является более универсальным.

Отдельно нужно рассмотреть критерии выбора сварочного инвертора, как источника тока для контактного способа работы. Он должен обладать широким спектром регулировок по току и напряжению, а поскольку форма сигнала на выходе является импульсной, то и этот параметр должен быть настраиваемым. Таким образом, аппарат контактной сварки АКС должен быть оборудован тугоплавкими электродами, которые могут быть смонтированы в следующих вариантах, а именно:

1. стационарный вариант, при котором на неподвижный минусовой электрод накладывается свариваемые листы, и точечно придавливаются положительным электродом;
2. мобильный вариант с использованием клещей, позволяющих сдавливать соединяемые детали в точке сварки;
3. вариант с использованием сварочного пистолета, как положительного электрода, где минусом является деталь кузова.

Использование пистолета характерно для работы споттера при кузовном ремонте и в этом случае применяются сменные медные наконечники, которые и дают возможность выправить дефектные участки. В целях экономии можно сделать сварочный пистолет или клещи своими руками, как в стационарном, так и в мобильном варианте. Для этого понадобятся следующие материалы и инструменты:

• текстолит для пистолета или клещей;
• пусковая кнопка;
• крепёжные болты с гайками;
• медный или бронзовый наконечник в роли электрода;
• соединительные кабели и провода;
• мини-патрон с лампочкой для подсветки;
• электролобзик, болгарка и электродрель;
• мощный электропаяльник;
• приспособления для разметки;
• набор отвёрток и гаечных ключей.

Важно обеспечить надёжный контакт сварочного кабеля с держателем наконечника или сменных наконечников во избежание перегрева и потерь мощности.

Необходимо продумать быструю смену бронзовых или медных электродов, или наконечников, поскольку условия работы могут меняться, а при ремонте листового металла кузова машины замена является частью технологического процесса.

Сборка комплекта контактной сварки и последовательность работ

При проведении контактной сварки своими руками необходимо понимать, что весь процесс занимает от 0,5 до 1,5 сек, поэтому пусковая кнопка должна быть поставлена в разрыв цепи первичной обмотки инвертора. Важно не допустить прожога металла, а для этого необходимо отрегулировать высокочастотное выходное напряжение инвертора оптимальным образом и экспериментально подбирать длительность сварки. При соединении листов внахлёст необходимо обеспечить их неподвижность относительно друг друга, а также с постоянной силой прижимать электрод к точке сварки.

Окончательная сборка подразумевает соединение всех узлов и проверку надёжного, безопасного контакта в цепи сварочного тока и кнопки управления. Проверка работоспособности устройства и регулировка выходных параметров состоит из следующих действий:

• установка инвертора на минимальный сварочный ток;
• проверка надёжности подключения кабеля, пистолета или клещей, а также пусковой кнопки;
• на пробных деталях проводится кратковременная, точечная сварка и при необходимости корректируется настройка выходных параметров инвертора;
• прекращается сварка и оценивается результат, в случае прожигания заготовок, уменьшается ток и время сварки в точке контакта;
• правильной считается сварка, при которой отрыв заготовок друг от друга происходит по металлу, а не по точке сварки;
• в случае использования устройства, как споттера, нужно обеспечить надёжное приваривание наконечников к поверхности ремонтируемого участка.

Очень важно обеспечить безопасность работающего, чтобы избежать возможного поражения электрическим током и проводить сварку в специальной одежде, защищающей от ожогов.

Подводим итог

Мы рассмотрели возможность сборки аппарата для контактной сварки своими руками с использованием инвертора в качестве источника тока. Этим достигается значительная экономия средств, при небольших затратах времени и материалов. Возможностей такого контактного сварочного аппарата вполне достаточно для личных нужд и ремонта кузова машины, а также надёжного соединения листового металла. Успешной вам работы.

Контактная сварка, помимо технологических достоинств применения, обладает еще одним важным преимуществом – несложное оборудование для нее можно изготовить самостоятельно, а его эксплуатация не потребует специфических навыков и первоначального опыта.

1 Принципы конструирования и сборки контактной сварки

Контактная сварка, своими руками собранная, может быть использована для решения довольно широкого спектра задач несерийного и непромышленного характера по ремонту и изготовлению изделий, механизмов, оборудования из различных металлов как в домашних условиях, так и в небольших мастерских.

Контактная сварка обеспечивает создание сварного соединения деталей за счет нагрева области их соприкосновения проходящим через них электрическим током при одновременном приложении сжимающего усилия к зоне соединения. В зависимости от материала (его теплопроводности) и геометрических размеров деталей, а также мощности используемого для их сваривания оборудования процесс контактной сварки должен протекать при следующих параметрах:

• низкое напряжение в силовой сварочной цепи – 1–10 В;
• за малое время – от 0,01 секунды до нескольких;
• большой ток сварочного импульса – чаще всего от 1000 А либо выше;
• маленькая зона расплавления;
• сжимающее усилие, прилагаемое к месту сварки, должно быть значительным – десятки–сотни килограмм.

Соблюдение всех этих характеристик напрямую влияет на качество получаемого сварного соединения. Самостоятельно можно изготовить только устройства для , как на видео. Проще всего собрать аппарат переменного сварочного тока с нерегулируемой силой. В нем управление процессом соединения деталей осуществляется за счет изменения продолжительности подаваемого электрического импульса. Для этого используют реле времени либо справляются с этой задачей вручную "на глазок" с помощью выключателя.

Самодельная точечная контактная сварка не очень сложна в изготовлении, а для выполнения ее основного узла – сварочного трансформатора – можно подобрать трансформаторы от старых микроволновок, телевизоров, ЛАТРов, инверторов и тому подобного. Обмотки подходящего трансформатора надо будет перемотать в соответствии с необходимым напряжением и сварочным током на его выходе.

Схему управления подбирают готовую или разрабатывают, а все остальные комплектующие и, в частности, для контактно-сварочного механизма берут, исходя из мощности и параметров сварочного трансформатора. Контактно-сварочный механизм изготавливают в соответствии с характером предстоящих сварочных работ по какой-либо из известных схем. Обычно делают сварочные клещи.

Все электрические соединения должны быть выполнены качественно и иметь хороший контакт. А соединения с использованием проводов – из проводников с сечением, соответствующим протекающему по ним току (как показано на видео). Особенно это касается силовой части – между трансформатором и электродами клещей. При плохих контактах цепи последних в местах соединений будут большие потери энергии, возможно возникновение искрения, а сваривание может стать невозможным.

2 Схема устройства для сварки металла толщиной до 1 мм

Для соединения деталей контактным способом можно собрать по ниже приведенным схемам. Предлагаемый аппарат рассчитан на сварку металлов:

• листовых, толщина которых до 1 мм;
• проволоки и прутков, диаметр которых до 4 мм.

Основные технические характеристики устройства:

• напряжение питающей сети – переменное 50 Гц, 220 В;
• выходное напряжение (на электродах контактно-сварочного механизма – на клещах) – переменное 4–7 В (холостого хода);
• сварочный ток (максимальный импульсный) – до 1500 А.

На Рис.1 приведена принципиальная электрическая схема всего устройства. Предлагаемая контактная сварка состоит из силовой части, цепи управления и автоматического выключателя АВ1, который служит для включения питания устройства и защиты в случае возникновения аварийных ситуаций. Первый узел включает сварочный трансформатор Т2 и бесконтактный тиристорный однофазный пускатель типа МТТ4К, который осуществляет подключение первичной обмотки Т2 к питающей сети.

На Рис.2 представлена схема обмоток сварочного трансформатора с указанием количества витков. Первичная обмотка имеет 6 выводов, переключением которых можно осуществлять ступенчатую грубую регулировку выходного сварочного тока вторичной обмотки. При этом постоянно подсоединенным к сетевой цепи остается вывод №1, а остальные 5 служат для регулировки, и для работы подключают к питанию только один из них.

Схема пускателя МТТ4К, выпускаемого серийно, на Рис.3. Этот модуль представляет собой тиристорный ключ, который при замыкании его контактов 5 и 4 коммутирует нагрузку через контакты 1 и 3, подключенные в разрыв цепи первичной обмотки Тр2. МТТ4К рассчитан на нагрузку с максимальными напряжением до 800 В и током до 80 А. Производят такие модули в г. Запорожье на ООО "Элемент-Преобразователь".

Схема управления состоит из:

• блока питания;
• непосредственно цепи управления;
• реле K1.

В блоке питания может быть использован любой трансформатор мощностью не более 20 Вт, предназначенный для работы от сети 220 В и выдающий на вторичной обмотке напряжение 20–25 В. В качестве выпрямителя предлагается установить диодный мост типа КЦ402, но может быть применен любой другой с аналогичными параметрами либо собран из отдельных диодов.

Реле K1 служит для замыкания контактов 4 и 5 ключа МТТ4К. Это происходит при подаче напряжения от цепи управления на обмотку его катушки. Так как коммутируемый ток, протекающий через замкнутые контакты 4 и 5 тиристорного ключа, не превышает 100 мА, то в качестве K1 подойдет практически любое слаботочное электромагнитное реле с напряжением срабатывания в пределах 15–20 В, например, РЭС55, РЭС43, РЭС32 и подобные.

3 Цепь управления – из чего состоит и как работает?

Цепь управления выполняет функции реле времени. Включая K1 на заданный промежуток времени, она задает продолжительность воздействия электрического импульса на свариваемые детали. Состоит цепь управления из конденсаторов С1–С6, которые должны быть электролитическими с напряжением зарядки 50 В или выше, переключателей типа П2К, имеющих независимую фиксацию, кнопки КН1 и двух резисторов – R1 и R2.

Емкость конденсаторов может быть: 47 мкФ для C1 и C2, 100 мкФ – C3 и C4, 470 мкФ – C5 и C6. КН1 должна быть с одним нормально-замкнутым, а другим нормально-разомкнутым контактами. При включении АВ1 начинают заряжаться конденсаторы, подключенные с помощью П2К к цепи управления и блоку питания (на Рис.1 – это только C1), R1 ограничивает начальный зарядный ток, что позволяет значительно увеличить срок эксплуатации емкостей. Зарядка происходит через скоммутированную на тот момент нормально-замкнутую контактную группу кнопки КН1.

При нажатии на КН1 нормально-замкнутая контактная группа размыкается, отключая цепь управления от блока питания, а нормально-разомкнутая – замыкается, подсоединяя заряженные емкости к реле K1. Конденсаторы при этом разряжаются, и ток разрядки приводит к срабатыванию K1.

Разомкнутая нормально-замкнутая контактная группа КН1 препятствует запитыванию реле непосредственно от блока питания. Чем больше суммарная емкость разряжающихся конденсаторов, тем дольше они разряжаются, и, соответственно, K1 дольше замыкает контакты 4 и 5 ключа МТТ4К, и продолжительнее сварочный импульс. Когда конденсаторы полностью разрядятся, K1 отключится, и контактная сварка прекратит свою работу. Чтобы ее подготовить к следующему импульсу, КН1 надо отпустить. Разрядка конденсаторов происходит через резистор R2, который должен быть переменным и служит для более точного регулирования продолжительности сварочного импульса.

4 Силовая часть – трансформатор

Предлагаемая контактная сварка может быть собрана, как показано по видео, на основе сварочного трансформатора, изготовленного с использованием магнитопровода от трансформатора на 2,5 А. Такие встречаются в ЛАТРах, лабораторных приборах и ряде других устройств. Старую обмотку необходимо удалить. На торцах магнитопровода надо установить кольца, изготовленные из тонкого электрокартона.

Их подгибают по внутренней и внешней кромке. Затем магнитопровод надо обмотать поверх колец 3-мя или большим количеством слоев лакоткани. Для выполнения обмоток используют провода:

• Для первичной 1,5 мм в диаметре, лучше в тканевой изоляции – это будет способствовать хорошему пропитыванию обмотки лаком;
• Для вторичной диаметром 20 мм многожильный в кремнийорганической изоляции с площадью сечения не меньше 300 мм 2 .

Количество витков указано на Рис.2. От первичной обмотки делаются промежуточные выводы. После намотки ее пропитывают лаком ЭП370, КС521 либо подобным. Поверх первичной катушки наматывают хлопчатобумажную ленту (1 слой), которую тоже пропитывают лаком. Затем укладывают вторичную обмотку и снова делают пропитку лаком.

5 Как сделать клещи?

Контактная сварка может быть оснащена клещами, которые монтируют непосредственно в сам корпус устройства, как на видео, либо выносными в виде ножниц. Первые, с точки зрения выполнения качественной, надежной изоляции между их узлами и обеспечения хорошего контакта в цепи от трансформатора до электродов, изготовить и подсоединить гораздо проще, чем выносные.

Однако прижимное усилие, развиваемое такой конструкцией, если не нарастить длину подвижного рычага клещей после электрода, будет равно усилию, создаваемому непосредственно сварщиком. Выносными клещами удобнее пользоваться – можно работать на некотором удалении от аппарата. А усилие, развиваемое ими, будет зависеть от длины ручек. Однако надо будет в месте их подвижного болтового соединения сделать достаточно хорошую изоляцию из текстолитовых втулок и шайб.

Изготавливая клещи, нужно заранее предусмотреть необходимый вылет их электродов – расстояние от корпуса аппарата или места подвижного соединения ручек до электродов. От этого параметра будет зависеть максимально возможное расстояние от кромки листовой детали до места, где выполняется сварка.

Электроды клещей делают из прутков меди либо бериллиевой бронзы. Можно использовать жала мощных паяльников. В любом случае диаметр электродов должен быть не меньше, чем у подводящих к ним ток проводов. Чтобы получать сварочные ядра нужного качества, у контактных площадок (кончиков электродов) размер должен быть как можно меньше.

Инверторы на рынке представлены в огромном ассортименте, поэтому каждый при необходимости может выбрать наиболее подходящее оборудование для проведения дома сварочных работ. Альтернатива такому выбору - контактная сварка из инвертора.

Ниже вы узнаете, что представляет собой контактная сварка, как сделать устройство на основе микроволновки или аккумуляторной батареи, а также как им правильно пользоваться.

Сварочные работы дома может потребоваться выполнять каждому во время ремонта. Инвертор может пригодиться для установки металлических деталей или же в мини-мастерской на дому.

Принцип работы инвертора такой:

• металл нагревается от электрического тока;
• затем он плавится и застывает после образования сварочного шва;
• чтобы закрепить части и защитить их от раздвигания, детали сжимаются электродами, по которым идет ток.

Для проведения домашних сварочных работ нужен мощный источник питания, а это может привести к перегреванию бытовых проводов. Заблаговременно проверьте качество своей проводки, при необходимости ее замените.

Во время точечной сварки нужно соединить две заготовки по прилегающим краям. Это потребуется при установке небольших деталей из тонкого материала, в частности, металлических прутов толщиной до 0,5 см.

Варианты соединений

При контактной сварке поверхности могут быть соединены такими способами:

• непрерывным оплавлением;
• прерывистым;
• сопротивлением.

Во время работы с помощью оплавления нужно детали или же листы металла соединить или же нагреть током вплоть до плавки. Данная технология актуальна для таких видов работ:

• обработка цветного металла или низкоуглеродистой стали;
• установка меди, стали или латуни.

Однако подобный метод не особо пользуется популярностью из-за того, что к температуре предъявлены жесткие требования, а также потому, что в соединительных зонах не должно быть примесей .

При непрерывной оплавке заготовок потребуются сварочные клещи и прочие фиксаторы. Соединение деталей происходит при включенном токе. Когда края деталей оплавятся, произойдет осадка, а токовая посадка выключится. Таким образом монтируют тонкостенные трубопроводы, однако можно и соединять заготовки, которые отличаются по структуре. Ключевое преимущество метода - это оперативность. Но есть риск, что по сварочному шву вытечет металл с появлением угара.

Прерывистая оплавка выполняется при последовательном плотном либо ослабленном контакте. Посредством зажимных клещей сварочную линию замыкают в области соединения заготовок, чтобы температура поднялась до 900−950 градусов. Данный метод используется в случае недостаточной исходной мощности прибора для непрерывной оплавки.

Контактная сварка решает следующие задачи:

• подготавливается поверхность для монтажа (контуры зачищаются и выравниваются);
• края заготовок соединяются и крепятся прижимными деталями;
• включает источник тока;
• края заготовок при работающем устройстве прогреваются и оплавляются;
• выполняется осадка и включается ток.

Эти виды сварочных процессов по технологии мало отличаются друг от друга, однако они отличаются токовой подачей и креплением деталей.

Чтобы сваривать детали точечным методом для бытовых нужд, устройство можно сделать самостоятельно. Ключевыми его механизмами являются:

• зажим;
• прибор подачи напряжения на конденсаторах. В нем на низковольтную обмотку прикрепляют электрод.

Второе зажимное крыло - это опорное, его можно монтировать с крупными деталями.

Оборудование из микроволновки своими руками

Аппарат для проведения сварочных работ контактным методом можно сделать своими руками, ключевая деталь в нем - это трансформатор от микроволновки .

Чтобы сделать такое устройство, потребуется выполнить предварительные расчеты выгодности данного прибора по сравнению с покупкой готового инвертора.

Для самодельного прибора наиболее дорогой деталью является трансформатор, а вот расходные материалы (такие, как основа для крепежей деталей или же кожух с проводами) можно взять из сервисного центра.

Трансформатор с мощностью от 1 кВт подходит для изготовления сварочного оборудования для соединения листов толщиной до 1 мм. Если его мощность будет вдвое больше, то он подойдет для обработки листов толщиной до 1,8 мм. Многие микроволновые печи оснащены трансформатором мощностью в 3 кВт.

Чтобы увеличить мощность тока, возможно, потребуется 2 или 3 трансформатора. Сам трансформатор вытаскивается из защитного кожуха, шунты удаляются вместе со вторичной обмоткой. Поскольку в микроволновой печи напряжение высокое, на первичной обмотке прибора петель меньше по сравнению со вторичной. Для того чтобы убрать разность потенциалов, вторичную обмотку удаляют и адаптируют ее для работы с точечной сваркой.

Работа выглядит таким образом:

Выводы вторичных обмоток объединяются при применении цепи на основе нескольких трансформаторов. А при условии использования одного трансформатора можно корпус микроволновки уменьшить по ширине и длине.

Для нескольких трансформаторов кожух делают на основе железного листа, который покрывается изолентой.

Для подведения тока к свариваемой области нужно создать рычажное устройство. Один рычаг прочно крепится к главной поверхности, а во время опускания второй будет давить на обрабатываемые детали.

Введите выключатель в цепь первичной обмотки и установите на верхний рычаг, благодаря этому можно будет в одно время пускать ток и сжимать деталь. Клещи в этом случае не будут нужны, нужно будет заранее спаять наконечники с проводкой с целью предотвращения окисления.

Для контактной сварки используются медные стержни с толщиной больше размера проводки, которые при работе будут заменены или подточены. Во время работы деталь будет рычагами зажата между электродами, далее запустится ток.

Сварочный аппарат из аккумуляторных батарей

Во время сварки с применением электрических приборов на бытовые сети возложена огромная нагрузка . В итоге долгой точечной сварки провода могут расплавиться или же поломается бытовое оборудование. Соответственно, устройство может питаться от автономного источника. Например, переносного генератора, который работает за счет бензина или дизтоплива. Такой генератор можно приобрести или сделать самому.

Будет нужно несколько АКБ от автомобилей б/у. В данном случае расчет силы тока составит 1/10 от емкости аккумулятора. При использовании аккумуляторов разной мощности расчет можно сделать посредством самой маленькой емкости.

Потребуется создать цепь из последовательно соединенных аккумуляторов. «Плюсы» и «минусы» скрепляют кусачками, проводами или же проводками для прикуривателя либо же любыми клещами. Провод выводят от свободного «минуса» к электроду и зажимают клещами. От свободного «плюса» в сторону рабочей пластины в цепь ставят реостат.

Когда оборудование готово, можно сделать дополнительно оборудование для зарядки.

Особенности самодельного аппарата для сварки

Контактная сварка в технологическом отношении не слишком сложная, но чтобы достичь нужного качества соединения, нужно правильно ею управлять. Поэтому самодельное устройство на основе микроволновки потребуется оснастить специальными органами управления. Ключевыми из них являются рычаг, выключатель, а также рычаг, посредством которого оказывается усилие сжатия электродов и деталей, которые соединяются.

Качество соединение непосредственно зависит от усилия сжатия, соответственно, рычаг для прибора должен быть максимально длинным. Важно, чтобы оборудование для сварки можно было надежно фиксировать на поверхности рабочего стола с помощью струбцин.

Усилие, которое передается электродами, можно увеличить не только рычагом, но еще и рычажно-винтовым механизмом, который также можно прикрепить к самодельному аппарату. Его лучше всего прикрепить прямо на рычаг, чтобы манипуляции были быстрыми. А еще такое размещение освободит вторую руку, чтобы можно было поддерживать детали.

Особенность работы с аппаратом точечной сварки заключается в том, что ток можно подавать на электроды только тогда, когда они сжаты. А если подачу тока включить перед сжатием, то электроды будут искрить при соприкосновении с деталями, что приведет к подгоранию и выходу из строя.

Выключатель для управления сваркой нужно будет поставить в цепь первичной обмотки. А если он будет установлен в цепь вторичной обмотки, по которой проходит ток значительной величины, то будет создано дополнительное сопротивление, в итоге электроды сварятся друг с другом.

Также самодельный аппарат на основе микроволновки потребуется оснастить простой системой охлаждения, которую также можно сделать самому. Для такой системы можно взять обычный вентилятор, с помощью которого можно будет охлаждать электроды, трансформатор, прочие токопроводящие элементы. Естественно, данное охлаждение не является слишком эффективным, и вам будет нужно делать регулярные перерывы, чтобы все нагревающиеся элементы оборудования могли охлаждаться самостоятельно.

Выше были рассмотрены особенности сборки оборудования для точечной сварки своими руками . Такой метод доступен каждому, поскольку материалы для работы не являются слишком дорогостоящими, а навыки точечной сварки можно будет освоить весьма быстро.

Сварка своими руками в данном случае значит не технология производства сварочных работ, а самодельное оборудование для электросварки. Рабочие навыки приобретаются производственной практикой. Безусловно, прежде чем идти в мастерскую, нужно усвоить теоретический курс. Но претворять его в практику можно только, имея на чем работать. Это первый довод в пользу того, чтобы, самостоятельно осваивая сварочное дело, позаботиться вначале о наличии соответствующего оборудования.

Второй – покупной сварочный аппарат стоит дорого. Аренда тоже недешева, т.к. вероятность выхода его из строя при неквалифицированном пользовании велика. Наконец, в глубинке добраться до ближайшего пункта, где можно взять сварочник напрокат, может быть просто долго и трудно. В общем, первые шаги в сварке металлов лучше начинать с изготовления сварочной установки своими руками. А потом – пусть себе стоит в сарае или гараже до случая. Потратиться на фирменную сварку, буде дело пойдет, никогда не поздно.

О чем будем

В настоящей статье рассматривается, как в домашних условиях сделать оборудование для:

• Электродуговой сварки переменным током промышленной частоты 50/60 Гц и постоянным током до 200 А. Этого хватит, чтобы варить металлоконструкции примерно до забора из профнастила на каркасе из профтрубы или сварного гаража.
• Микродуговой сварки скруток проводов – очень просто, и полезно при прокладке или ремонте электропроводки.
• Точечной импульсной контактной сварки – может хорошо пригодиться при сборке изделий из тонкого стального листа.

О чем не будем

Первое, пропустим газовую сварку. Оборудование для нее стоит гроши по сравнению с расходными материалами, баллоны с газом дома не сделаешь, а самодельный газогенератор – серьезный риск для жизни, плюс карбид сейчас, где он еще поступает в продажу, дорог.

Второе – инверторную электродуговую сварку. Действительно, сварочный инвертор-полуавтомат позволяет начинающему дилетанту варить довольно ответственные конструкции. Он легок и компактен, носить его можно рукой. Но покупка в розницу компонентов инвертора, позволяющего стабильно вести качественный шов, обойдется дороже готового аппарата. А с упрощенными самоделками опытный сварщик работать попробует, и откажется – «Дайте нормальный аппарат!» Плюс, точнее минус – чтобы сделать более-менее приличный сварочный инвертор, нужно обладать довольно солидным опытом и познаниями в электротехнике и электронике.

Третье – аргонно-дуговую сварку. С чьей легкой руки пошло гулять в рунете утверждение, что она гибрид газовой и дуговой, неведомо. На самом деле это разновидность дуговой сварки: инертный газ аргон в сварочном процессе не участвует, но создает вокруг рабочей зоны кокон, изолирующий ее от воздуха. В результате сварочный шов получается химические чистым, свободным от примесей соединений металлов с кислородом и азотом. Поэтому варить под аргоном можно цветные металлы, в т.ч. разнородные. Кроме того, возможно уменьшить ток сварки и температуру дуги без ущерба для ее стабильности и варить неплавящимся электродом.

Оборудование для аргонно-дуговой сварки вполне возможно изготовить в домашних условиях, но – газ очень дорогой. Варить же в порядке рутинной хозяйственной деятельности алюминий, нержавейку или бронзу вряд ли понадобится. А если уж надо, то проще взять аргонную сварку в аренду – по сравнению с тем, на сколько (в деньгах) газа уйдет обратно в атмосферу, это копейки.

Трансформатор

Основа всех «наших» видов сварки – сварочный трансформатор. Порядок его расчета и конструктивные особенности существенно отличаются от таковых трансформаторов электропитания (силовых) и сигнальных (звуковых). Сварочный трансформатор работает в прерывистом режиме. Если конструировать его на максимальный ток как трансформаторы непрерывного действия, он получится непомерно большим, тяжелым и дорогим. Незнание особенностей электрических трансформаторов для дуговой сварки – основная причина неудач конструкторов-любителей. Поэтому прогуляемся по сварочным трансформаторам в следующем порядке:

1. немного теории – на пальцах, без формул и зауми;
2. особенности магнитопроводов сварочных трансформаторов с рекомендациями по выбору из случайно подвернувшихся;
3. испытания имеющегося в наличии б/у;
4. расчет трансформатора для сварочного аппарата;
5. подготовка компонент и намотка обмоток;
6. пробная сборка и доводка;
7. ввод в эксплуатацию.

Теория

Электрический трансформатор можно уподобить накопительному резервуару водоснабжения. Это довольно глубокая аналогия: трансформатор действует за счет запаса энергии магнитного поля в его магнитопроводе (сердечнике), который может многократно превышать мгновенно передаваемую от сети электропитания потребителю. А формальное описание потерь на вихревые токи в стали похоже на него же для водопотерь на инфильрацию. Потери электроэнергии в меди обмоток формально схожи с потерями напора в трубах за счет вязкого трения в жидкости.

Примечание: различие – в потерях на испарение и, соотв., рассеяние магнитного поля. Последние в трансформаторе частично обратимы, но сглаживают пики энергопотребления во вторичной цепи.

Важный в нашем случае фактор – внешняя вольт-амперная характеристика (ВВАХ) трансформатора, или просто его внешняя характеристика (ВХ) – зависимость напряжения на вторичной обмотке (вторичке) от тока нагрузки, при неизменном напряжении на первичной обмотке (первичке). У силовых трансформаторов ВХ жесткая (кривая 1 на рис.); они подобны мелководному обширному бассейну. Если его как следует изолировать и накрыть крышей, то водопотери минимальны и напор довольно стабилен, как бы там потребители краны ни крутили. Но если в стоке булькнуло – суши весла, вода слита. Применительно к трансформаторам – силовик должен как можно более стабильно держать выходное напряжение до некоторого порога, меньшего, чем максимальная мгновенная мощность потребления, быть экономичным, небольшим и легким. Для этого:

• Марку стали для сердечника выбирают с более прямоугольной петлей гистерезиса.
• Конструктивными мерами (конфигурацией сердечника, способом расчета, конфигурацией и расположением обмоток) всячески уменьшают потери на рассеивание, потери в стали и меди.
• Индукцию магнитного поля в сердечнике берут меньше максимально допустимой для передачи формы тока, т.к. ее искажение снижает КПД.

Примечание: трансформаторную сталь с «угловатым» гистерезисом часто называют магнитожесткой. Это неверно. Магнитожесткие материалы сохраняют сильную остаточную намагниченность, их них делают постоянные магниты. А любое трансформаторное железо – магнитомягкое.

Варить от трансформатора с жесткой ВХ нельзя: шов идет рваный, пережженный, металл разбрызгивается. Дуга неэластичная: чуть не так двинул электродом, гаснет. Поэтому сварочный трансформатор делают похожим уже на обычный водонапорный бак. Его ВХ мягкая (нормального рассеяния, кривая 2): при возрастании тока нагрузки вторичное напряжение плавно падает. Кривая нормального рассеяния аппроксимируется прямой, падающей по углом 45 градусов. Это позволяет за счет снижения КПД кратковременно снимать с того же железа в несколько раз большую мощность, или соотв. уменьшить массогабариты и стоимость трансформатора. Индукция в сердечнике при этом может достигать величины насыщения, а кратковременно даже превосходить ее: трансформатор не уйдет в КЗ с нулевой передачей мощности, как «силовик», но станет нагреваться. Довольно долго: тепловая постоянная времени сварочных трансформаторов 20-40 мин. Если потом дать ему остыть и недопустимого перегрева не было, можно продолжать работу. Относительное падение вторичного напряжения ΔU2 (ему соотв. размах стрелок на рис.) нормального рассеивания плавно растет при увеличении размаха колебаний сварочного тока Iсв, что позволяет легко держать дугу при любых видах работ. Обеспечиваются такие свойства следующим:

1. Сталь магнитопровода берут с гистерезисом, более «овальным».
2. Нормируют обратимые потери на рассеяние. По аналогии: упало давление – потребители много и быстро не выльют. А оператор водоканала успеет включить подкачку.
3. Индукцию выбирают близкой к предельной по перегреву, это позволяет за счет снижения cosφ (параметра, равнозначного КПД) при токе, существенно отличном от синусоидального, взять с той же стали большую мощность.

Примечание: обратимые потери рассеяния значит, что часть силовых линий пронизывает вторичку через воздух минуя магнитопровод. Название не вполне удачное, также как и «полезное рассеяние», т.к. «обратимые» потери для КПД трансформатора ничуть не полезнее необратимых, но они смягчают ВХ.

Как видим, условия совершенно различны. Так что, же непременно искать железо от сварочника? Необязательно, для токов до 200 А и пиковой мощности до 7 кВА, а на хозяйстве этого хватит. Мы расчетно-конструктивным мерами, а также при помощи несложных дополнительных устройств (см. далее) получим на любом железе ВХ, несколько более жесткую, чем нормальная, кривая 2а. КПД энергопотребления сварки при этом вряд ли превысит 60%, но для эпизодических работ для себя это не страшно. Зато на тонких работах и малых токах держать дугу и ток сварки будет несложно, не имея большого опыта (ΔU2.2 и Iсв1), на больших токах Iсв2 получим приемлемое качество шва, и можно будет резать металл до 3-4 мм.

Бывают еще сварочные трансформаторы с крутопадающей ВХ, кривая 3. Это уже скорее насос подкачки: или поток на выходе в номинале независимо от высоты подачи, или его вовсе нет. Они еще более компактны и легки, но, чтобы на крутопадающей ВХ выдержать режим сварки, нужно за время порядка 1 мс реагировать на колебания ΔU2.1 порядка вольта. Электронике это под силу, поэтому трансформаторы с «крутой» ВХ нередко применяются в сварочных полуавтоматах. Если же от такого трансформатора варить вручную, то шов пойдет вялый, недоваренный, дуга опять же неэластичная, а при попытках зажечь ее снова электрод то и дело залипает.

Магнитопроводы

Типы магнитопроводов, пригодных для изготовления сварочных трансформаторов, показаны на рис. Наименования их начинаются с буквосочетания соотв. типоразмера. Л значит ленточный. Для сварочного трансформатора Л или без Л – существенной разницы нет. Если в префиксе есть М (ШЛМ, ПЛМ, ШМ, ПМ) – в игнор без обсуждения. Это железо уменьшенной высоты, для сварочника непригодное при всех прочих выдающихся достоинствах.

После букв типономинала следуют цифры, обозначающие a, b и h на рис. Напр., у Ш20х40х90 размеры поперечного сечения керна (центрального стержня) 20х40 мм (a*b), а высота окна h – 90 мм. Площадь сечения сердечника Sс = a*b; площадь окна Sок = c*h нужна для точного расчета трансформаторов. Мы ею пользоваться не будем: для точного расчета нужно знать зависимости потерь в стали и меди от величины индукции в сердечнике данного типоразмера, а для них – марку стали. Где мы ее возьмем, если мотать будем на случайном железе? Мы посчитаем по упрощенной методике (см. далее), а потом доведем в ходе испытаний. Труда уйдет больше, но зато получим сварку, на которой можно реально работать.

Примечание: если железо ржавое с поверхности, то ничего, свойства трансформатора от этого не пострадают. А вот если на нем есть пятна цветов побежалости – это брак. Когда-то этот трансформатор очень сильно перегрелся и магнитные свойства его железа необратимо испортились.

Еще один важный параметр магнитопровода – его масса, вес. Поскольку удельная плотность стали неизменна, он определяет объем сердечника, и, соотв., мощность, которую с нее можно взять. Для изготовления сварочных трансформаторов пригодны магнитопроводы массой:

• О, ОЛ – от 10 кг.
• П, ПЛ – от 12 кг.
• Ш, ШЛ – от 16 кг.

Почему Ш и ШЛ нужны тяжелее, понятно: у них есть «лишний» боковой стержень с «плечиками». ОЛ может быть легче, потому что в нем нет углов, на которые нужен излишек железа, а изгибы силовых магнитных линий плавнее и по некоторым другим причинам, о которых – уже в след. разделе.

О, ОЛ

Себестоимость трансформаторов на торах высока вследствие сложности их намотки. Поэтому использование тороидальных сердечников ограничено. Подходящий для сварки тор можно, во-первых, извлечь из ЛАТРа – лабораторного автотрансформатора. Лабораторный, значит не должен бояться перегрузок, и железо ЛАТРов обеспечивает ВХ, близкую к нормальной. Но…

ЛАТР – штука очень полезная, первое. Если сердечник еще жив, лучше ЛАТР восстановить. Вдруг не нужен, можно продать, и вырученного хватит на пригодную для своих нужд сварку. Поэтому «голые» сердечники ЛАТРов найти сложно.

Второе – ЛАТРы мощностью до 500 ВА для сварки слабы. От железа ЛАТР-500 можно добиться сварки электродом 2,5 в режиме: 5 мин варим – 20 мин он остывает, а мы накаляемся. Как в сатире Аркадия Райкина: раствор бар, кирпич йок. Кирпич бар, раствор йок. ЛАТРы же 750 и 1000 – большая редкость и годные.

Еще подходящий по всем свойствам тор – статор электромотора; сварка из него получится хоть на выставку. Но найти его не легче, чем железо ЛАТРа, а мотать на него много сложнее. Вообще, сварочный трансформатор из статора электродвигателя – отдельная тема, столько там сложностей и нюансов. Прежде всего – с навивкой толстого провода на «бублик». Не имея опыта намотки тороидальных трансформаторов, вероятность испортить дорогой провод, а сварки не получить, близка к 100%. Поэтому, увы, со с варочным аппаратом на троидальн6ом трансформаторе придется повременить.

Ш, ШЛ

Броневые сердечники конструктивно рассчитаны на минимальное рассеяние, и нормировать его практически невозможно. Сварка на обычном Ш или ШЛ получится слишком жесткой. Кроме того, условия охлаждения обмоток на Ш и ШЛ наихудшие. Единственно пригодные для сварочного трансформатора броневые сердечники – увеличенной высоты с разнесенными галетными обмотками (см. далее), слева на рис. Разделяются обмотки диэлектрическими немагнитными термостойкими и механически прочными прокладками (см. далее) толщиной в 1/6-1/8 высоты керна.

Шихтуется (собирается из пластин) сердечник Ш для сварки обязательно вперекрышку, т.е. пары ярмо-пластина поочередно ориентируются туда-обратно относительно друг друга. Способ нормирования рассеяния немагнитным зазором для сварочного трансформатора непригоден, т.к. потери дает необратимые.

Если подвернется шихтованный Ш без ярем, но с просечкой пластин между керном и перемычкой (в центре), вам повезло. Шихтуют пластины сигнальных трансформаторов, а сталь на них, для уменьшения искажений сигнала, идет дающая нормальную ВХ изначально. Но вероятность такого везения очень мала: сигнальные трансформаторы на киловаттные мощности – редчайшая диковина.

Примечание: не пытайтесь собрать высокий Ш или ШЛ из пары обычных, как справа на рис. Сплошной прямой зазор, хоть и очень тонкий – необратимое рассеяние и крутопадающая ВХ. Тут потери рассеивания почти аналогичны потерям воды на испарение.

ПЛ, ПЛМ

Наиболее пригодны для сварки сердечники стержневые. Из них – шихтуемые парами одинаковых Г-образных пластин, см. рис., их необратимое рассеяние наименьшее. Второе, обмотки П и ПЛов мотаются точно одинаковыми половинками, по половине витков на каждую. Малейшая магнитная или токовая асимметрия – трансформатор гудит, греется, а тока нет. Третье, что может показаться неочевидным не забывшим школьное правило буравчика – обмотки на стержни навиваются в одном направлении . Что-то не так кажется? Магнитный поток в сердечнике обязательно должен быть замкнут? А вы крутите буравчики по току, а не по виткам. Направления-то токов в полуобмотках противоположные, там и магнитные потоки показаны. Можно и проверить, если защита проводки надежная: подать сеть на 1 и 2’, а замкнуть 2 и 1’. Если автомат сразу не выбьет, то трансформатор взвоет и затрясется. Впрочем, кто там знает, что у вас с проводкой. Лучше не надо.

Примечание: можно еще встретить рекомендации – мотать обмотки сварочного П или ПЛ на разных стержнях. Мол, ВХ смягчается. Так-то оно так, но сердечник для этого нужен специальный, со стержнями разного сечения (вторичка на меньшем) и выемками, выпускающими силовые линии в воздух в нужном направлении, см. рис. справа. Без этого – получим крикливый, трясучий и прожорливый, но не варящий трансформатор.

Если есть трансформатор

Защитный автомат на 6,3 А и амперметр переменного тока помогут также определить пригодность старого сварочника, валявшегося бог знает где и черт знает как. Амперметр нужен или бесконтактный индукционный (токовые клещи), или стрелочный электромагнитный на 3 А. Мультиметр с пределами переменного тока будет недопустимо врать, т.к. форма тока в цепи окажется далека от синусоидальной. Еще – жидкостный бытовой термометр с длинной шейкой, или, лучше, цифровой мультиметр с возможностью измерения температуры и щупом для этого. Пошагово процедура испытаний и подготовки к дальнейшей эксплуатации старого сварочного трансформатора производится так:

Расчет сварочного трансформатора

В рунете можно найти разные методики расчета сварочных трансформаторов. При кажущемся разнобое большинство из них верны, но при полном знании свойств стали и/или для конкретного ряда типономиналов магнитопроводов. Предлагаемая методика сложилась в советские времена, когда вместо выбора был дефицит всего. У рассчитанного по ней трансформатора ВХ падает немного крутовато, где-то между кривыми 2 и 3 на рис. в начале. Для резки так годится, а для работ потоньше трансформатор дополняется внешними устройствами (см. далее), растягивающими ВХ по оси тока до кривой 2а.

Основа расчета обычна: дуга стабильно горит под напряжением Uд 18-24 В, а для ее зажигания требуется мгновенный ток в 4-5 раз больший номинального сварочного. Соотв., минимальное напряжение холостого хода Uхх вторички будет 55 В, но для резки, раз из сердечника выжимается все возможное, берем не стандартные 60 В, а 75 В. Больше никак: и по ТБ недопустимо, и железо не вытянет. Еще одна особенность, по тем же причинам – динамические свойства трансформатора, т.е. его способность быстро переходить из режима КЗ (скажем, при замыкании каплями металла) в рабочий, выдерживаются без дополнительных мер. Правда, такой трансформатор склонен к перегреву, но, раз он свой и на глазах, а не дальнем углу цеха или площадки, будем считать это допустимым. Итак:

• По формуле из п.2 пред. списка находим габаритную мощность;
• Находим максимально возможный сварочный ток Iсв = Pг/Uд. 200 А обеспечены, если с железа можно снять 3,6-4,8 кВт. Правда, в 1-м случае дуга будет вялой, и варить можно будет только двойкой или 2,5;
• Рассчитываем рабочий ток первички при максимально допустимом для сварки напряжении сети I1рmax = 1,1Pг(ВА)/235 В. Вообще-то норма на сеть 185-245 В, но для самодельного сварочника на пределе это слишком. Берем 195-235 В;
• По найденному значению определяем ток срабатывания защитного автомата как 1,2I1рmax;
• Принимаем плотность тока первички J1 = 5 А/кв. мм и, пользуясь I1рmax, находим диаметр ее провода по меди d = (4S/3,1415)^0,5. Полный его диаметр при самостоятельном изолировании D = 0,25+d, а если провод готовый – табличный. Для работы в режиме «кирпич бар, раствор йок» можно взять J1 = 6-7 А/кв. мм, но только, если нужного провода нет и не предвидится;
• Находим количество витков на вольт первички: w = k2/Sс, где k2 = 50 для Ш и П, k2 = 40 для ПЛ, ШЛ и k2 = 35 для О, ОЛ;
• Находим общее к-во ее витков W = 195k3w, где k3 = 1,03. k3 учитывает потери энергии обмоткой на рассеяние и в меди, что формально выражается несколько абстрактным параметром собственного падения напряжения обмотки;
• Задаемся коэффициентом укладки Kу = 0,8, добавляем по 3-5 мм к a и b магнитопровода, рассчитываем к-во слоев обмотки, среднюю длину витка и метраж провода
• Рассчитываем аналогично вторичку при J1 = 6 А/кв. мм, k3 = 1,05 и Kу = 0,85 на напряжения 50, 55, 60, 65, 70 и 75 В, в этих местах будут отводы для грубой подгонки режима сварки и компенсации колебаний питающего напряжения.

Намотка и доводка

Диаметры проводов в расчете обмоток получаются как правило больше 3 мм, а лакированные обмоточные провода с d>2,4 мм в широкой продаже редки. Кроме того, обмотки сварочника испытывают сильные механические нагрузки от электромагнитных сил, поэтому готовые провода нужны с дополнительной текстильной обмоткой: ПЭЛШ, ПЭЛШО, ПБ, ПБД. Найти их еще труднее, и стоят они очень дорого. Метраж же провода на сварочник таков, что более дешевые голые провода возможно изолировать самостоятельно. Дополнительное преимущество – свив до нужного S несколько многожильных проводов, получим провод гибкий, мотать которым куда легче. Кто пробовал уложить на каркас вручную шину хотя бы в 10 квадратов, оценит.

Изолирование

Допустим, есть в наличии провод 2,5 кв. мм в ПВХ изоляции, а на вторичку надо 20 м на 25 квадратов. Готовим 10 катушек или бухт по 25 м. Отматываем с каждой примерно по 1 м провода и снимаем штатную изоляцию, она толстая и не термостойкая. Оголенные провода скручиваем парой пассатижей в ровную тугую косу, а ее обматываем, в порядке нарастания стоимости изоляции:

1. Малярным скотчем с нахлестом витков 75-80%, т.е. в 4-5 слоев.
2. Миткалевой тесьмой с нахлестом в 2/3-3/4 витка, т.е в 3-4 слоя.
3. Х/б изолентой с нахлестом в 50-67%, в 2-3 слоя.

Примечание: провод для вторичной обмотки готовится и мотается она после намотки и испытаний первичной, см. далее.

Намотка

Тонкостенный самодельный каркас не выдержит давления витков толстого провода, вибраций и рывков при работе. Поэтому обмотки сварочных трансформаторов делают бескаркасными галетными, а на сердечнике закрепляют клиньями из текстолита, стеклотекстолита или, в крайнем случае, пропитанной жидким лаком (см. выше) бакелитовой фанеры. Инструкция по намотке обмоток сварочного трансформатора такова:

• Готовим деревянную бобышку высотой по высоте обмотки и с размерами в поперечнике на 3-4 мм больше a и b магнитопровода;
• Прибиваем или прикручиваем к ней временные фанерные щеки;
• Временный каркас обматываем в 3-4 слоя тонкой полиэтиленовой пленкой с заходом на щеки и заворотом на их внешнюю сторону, чтобы провод не приклеился к дереву;
• Мотаем предварительно изолированную обмотку;
• По намотке дважды пропитываем до протекания насквозь жидким лаком;
• по высыхании пропитки аккуратно снимаем щеки, выдавливаем бобышку и отдираем пленку;
• обмотку в 8-10 местах равномерно по окружности туго обвязываем тонки шнуром или пропиленовым шпагатом – она готова к испытаниям.

Доводка и домотка

Шихтуем сердечник в галету и стягиваем его болтами, как положено. Испытания обмотки производятся полностью аналогично испытаниям сомнительного готового трансформатора, см. выше. Лучше воспользоваться ЛАТРом; Iхх при входном напряжении 235 В не должен превышать 0,45 А на 1 кВА габаритной мощности трансформатора. Если больше – первичку доматывают. Соединения провода обмотки делаются на болтах (!), изолируются термоусаживаемой трубкой (ТУТ) в 2 слоя или х/б изолентой в 4-5 слоев.

По результатам испытаний корректируется число витков вторички. Напр., расчет дал 210 витков, а реально Iхх влез в норму при 216. Тогда расчетные витки секций вторички умножаем на 216/210 = 1,03 прибл. Не пренебрегайте знаками после запятой, от них во многом зависит качество трансформатора!

После доводки сердечник разбираем; галету туго обматываем теми же малярным скотчем, миткалем или «тряпочной» изолентой в 5-6, 4-5 или 2-3 слоя соотв. Мотать поперек витков, а не по ним! Теперь еще раз пропитываем жидким лаком; когда просохнет – дважды неразбавленным. Эта галета готова, можно делать вторичную. Когда обе будут на сердечнике, еще раз испытываем теперь уже трансформатор на Iхх (вдруг где-то завитковало), закрепляем галеты и весь трансформатор пропитываем нормальным лаком. Уф-ф, самая муторная часть работы позади.

Тянем ВХ

Но он у нас пока слишком крут, не забыли? Нужно умягчить. Простейший способ – резистор во вторичной цепи – нам не подходит. Все очень просто: на сопротивлении всего лишь 0,1 Ом при токе 200 рассеется теплом 4 кВт. Если у нас сварочник на 10 и более кВА, а варить нужно тонкий металл, резистор нужен. Какой бы ни был ток выставлен регулятором, его выбросы при зажигании дуги неизбежны. Без активного балласта они местами пережгут шов, а резистор их погасит. Но нам, маломощным, он него толку не будет.

Реактивный балласт (катушка индуктивности, дроссель) лишней мощности не отберет: она поглотит выбросы тока, а потом плавно отдаст их дуге, это и растянет ВХ как надо. Но тогда нужен дроссель с регулировкой рассеяния. А для него – сердечник почти такой же, как и у трансформатора, и довольно сложная механика, см. рис.

Мы пойдем другим путем: применим активно-реактивный балласт, у старых сварщиков в просторечии именуемый кишкой, см. рис. справа. Материал – стальная проволока-катанка 6 мм. Диаметр витков – 15-20 см. Сколько их – на рис. видно, для мощности до 7 кВА эта кишка правильная. Воздушные промежутки между витками – 4-6 см. С трансформатором активно-реактивный дроссель соединяется дополнительным отрезком сварочного кабеля (шланга, попросту), а электрододержатель присоединяется к нему зажимом-прищепкой. Подбирая точку присоединения, можно, вкупе с переключением на отводы вторички, точно настроить рабочий режим дуги.

Примечание: активно-реактивный дроссель в работе может греться докрасна, поэтому ему необходима несгораемая термопрочная диэлектрическая немагнитная подкладка. По идее, специальный керамический ложемент. Допустима замена его сухой песчаной подушкой, или уже формально с нарушением, но не грубым, сварочную кишку укладывают на кирпичи.

А остальное?

Это значит прежде всего – электрододержатель и присоединительное устройство обратного шланга (зажим, прищепка). Их, раз у нас трансформатор на пределе, нужно купить готовые, а таких, как на рис. справа, не надо. Для сварочного аппарата на 400-600 А качество контакта в держателе мало ощутимо, и просто приматывание обратного шланга он тоже выдержит. А наш самодельный, работающий с натугой, может забарахлить вроде бы непонятно отчего.

Далее, корпус аппарата. Его нужно делать из фанеры; желательно бакелитовой пропитанной, как описано выше. Днище – толщиной от 16 мм, панель с клеммником – от 12 мм, а стенки и крышку – от 6 мм, чтобы при переноске не оторвались. Почему не листовая сталь? Она ферромагнетик и в поле рассеяния трансформатора может нарушить его работу, т.к. мы вытягиваем из него все, что возможно.

Что до клеммных колодок, то самые клеммы делаются из болтов от М10. Основа – те же текстолит или стеклотекстолит. Гетинакс, бакелит и карболит не годятся, довольно скоро пойдут крошиться, трескаться и расслаиваться.

Пробуем постоянку

Сварка постоянным током имеет ряд преимуществ, но ВХ любого сварочного трансформатора на постоянке ужесточается. А у нашего, рассчитанного на минимально возможный запас по мощности, станет недопустимо жесткой. Дроссель-кишка тут уже не поможет, даже если бы он работал на постоянном токе. Кроме того, надо защитить дорогущие выпрямительные диоды на 200 А от бросков тока и напряжения. Нужен возвратно-поглощающий фильтр инфранизких частот, ФИНЧ. Хотя на вид он отражающий, но нужно учесть сильную магнитную связь между половинами катушки.

Известная много лет схема такого фильтра дана на рис. Но сразу же по ее внедрении любителями выяснилось, что рабочее напряжение конденсатора С мало: выбросы напряжения при зажигании дуги могут достигать 6-7 значений ее Uхх, т.е.450-500 В. Далее, конденсаторы нужны выдерживающие циркуляцию большой реактивной мощности, только и только масляно-бумажные (МБГЧ, МБГО, КБГ-МН). О массогабаритах одинарных «банок» этих типов (кстати, и не дешевых) дает представление след. рис., а на батарею их понадобится 100-200.

С магнитопроводом катушки проще, хотя и не совсем. Для него подойдут 2 ПЛа силового трансформатора ТС-270 от старых ламповых телевизоров-«гробов» (данные есть в справочниках и в рунете), или аналогичные, или ШЛ с похожими либо большими a, b, c и h. Из 2-х ПЛов собирают ШЛ с зазором, см. рис., в 15-20 мм. Фиксируют его текстолитовыми или фанерными прокладками. Обмотка – изолированный провод от 20 кв. мм, сколько влезет в окно; 16-20 витков. Мотают ее в 2 провода. Конец одного соединяют с началом другого, это будет средняя точка.

Настройка фильтра производится по дуге на минимальном и макисмальном значениях Uхх. Если дуга на минимале вялая, электрод липнет, зазор уменьшают. Если на максимале жжет металл – увеличивают или, что будет эффективнее, срезают симметрично часть боковых стержней. Чтобы сердечник от этого не рассыпался, его пропитывают жидким, а потом нормальным лаком. Найти оптимум индуктивности довольно трудно, но зато потом сварка работает безукоризненно и на переменном токе.

Микродуга

О назначении микродуговой сварки сказано вначале. «Аппаратура» для нее предельно проста: понижающий трансформатор 220/6,3 В 3-5 А. В ламповые времена радиолюбители подключались к накальной обмотке штатного силового трансформатора. Один электрод – сама скрутка проводов (можно медь-алюминий, медь-сталь); другой – графитовый стерженек вроде грифеля от карандаша 2М.

Сейчас для микродуговой сварки используют более компьютерные блоки питания, или, для импульсной микродуговой сварки, батареи конденсаторов, см. видео ниже. На постоянном токе качество, работы, разумеется, улучшается.

Видео: самодельный аппарат для сварки скруток

Видео: сварочный аппарат своими руками из конденсаторов

Контакт! Есть контакт!

Контактная сварка в промышленности используется преимущественно точечная, шовная и стыковая. В домашних условиях, прежде всего по энергопотреблению, осуществима импульсная точечная. Пригодна она для сваривания и приваривания тонких, от 0,1 до 3-4 мм, стальных листовых деталей. Дуговая сварка тонкостенку прожжет, а если деталь с монетку и менее, то самая мягкая дуга сожжет ее целиком.

Принцип действия точечной контактной сварки иллюстрирует рис: медные электроды с силой сжимают детали, импульс тока в зоне омического сопротивления сталь-сталь нагревает металл до того, что происходит электродиффузия; металл не плавится. Ток для этого нужен ок. 1000 А на 1 мм толщины свариваемых деталей. Да, ток в 800 А прихватит листы по 1 и даже 1,5 мм. Но если это не поделка для забавы, а, допустим, оцинкованный профнастил забора, то первый же сильный порыв ветра напомнит: «Мужик, а ток-то слабоват был!»

Тем не менее, контактная точечная сварка намного экономичнее дуговой: напряжение холостого хода сварочного трансформатора для нее – 2 В. Оно складывается 2-х контактных разностей потенциалов сталь-медь и омического сопротивления зоны провара. Рассчитывается трансформатор для контактной сварки аналогично ему же для дуговой, но плотность тока во вторичной обмотке берут 30-50 и более А/кв. мм. Вторичка контактно-сварочного трансформатора содержит 2-4 витка, хорошо охлаждается, а его коэффициент использования (отношение времени сварки к времени работы на холостом ходу и остывания) многократно ниже.

В рунете немало описаний самодельных импульсно-точечных сварочников из негодных микроволновок. Они, в общем-то, правильные, а в повторении, как написано в «1001 ночи», пользы нет. И старые микроволновки на помойках кучами не валяются. Поэтому займемся конструкциями менее известными, но, между прочим, более практичными.

На рис. – устройство простейшего аппарата для импульсной точечной сварки. Им можно сваривать листы до 0,5 мм; для мелких поделок он подходит отлично, а магнитопроводы такого и большего типоразмера относительно доступны. Его достоинство, помимо простоты – прижим ходовой штанги сварочных клещей грузом. Для работы с контактно-сварочным импульсником не помешала бы и третья рука, а если одной приходится с силой сжимать клещи, то вообще неудобно. Недостатки – повышенная аварийно- и травмоопасность. Если случайно дать импульс, когда электроды сведены без свариваемых деталей, то из клещей ударит плазма, полетят брызги металла, защиту проводки вышибет, а электроды сплавятся намертво.

Вторичная обмотка – из медной шины 16х2. Ее можно набрать из полосок тонкой листовой меди (получится гибкая) или сделать из отрезка сплющенной трубки подачи хладоагента бытового кондиционера. Изолируется шина вручную, как описано выше.

Здесь на рис. – чертежи аппарата импульсной точечной сварки помощнее, на сварку листа до 3 мм, и понадежнее. Благодаря довольно мощной возвратной пружине (от панцирной сетки кровати) случайное схождение клещей исключено, а эксцентриковый прижим обеспечивает сильное стабильное сжатие клещей, от чего существенно зависит качество сварного стыка. В случае чего прижим можно мгновенно сбросить одним ударом по рычагу эксцентрика. Недостаток – изолирующие узлы клещей, их слишком много и они сложные. Еще один – алюминиевые штанги клещей. Они, во-первых, не столь прочны, как стальные, во-вторых, это 2 ненужных контактных разности. Хотя теплоотвод по алюминию, безусловно, отличный.

Об электродах

В любительских условиях целесообразнее изолировать электроды в месте установки, как показано на рис. справа. Дома не конвейер, аппарату всегда можно дать остыть, чтобы изолирующие втулки не перегрелись. Такая конструкция позволит сделать штанги из прочной и дешевой стальной профтрубы, а еще удлинить провода (до 2,5 м это допустимо) и пользоваться контактно-сварочным пистолетом или выносными клещами, см. рис. ниже.

На рис. справа видна еще одна особенность электродов для точечной контактной сварки: сферическая контактная поверхность (пятка). Плоские пятки долговечнее, поэтому электроды с ними широко используются в промышленности. Но диаметр плоской пятки электрода должен быть равен 3-м толщинам прилегающего свариваемого материала, иначе пятно провара пережжется или в центре (широкая пятка), или по краям (узкая пятка), и от сварного стыка пойдет коррозия даже по нержавейке.

Последний момент об электродах – их материал и размеры. Красная медь быстро выгорает, поэтому покупные электроды для контактной сварки делают из меди с присадкой хрома. Такими следует пользоваться, при нынешних ценах на медь это более чем оправдано. Диаметр электрода берут в зависимости от режима его использования в расчете на плотность тока 100-200 А/кв. мм. Длина электрода по условиям теплопередачи не менее 3-х его диаметров от пятки до корня (начала хвостовика).

Как давать импульс

В простейших самодельных аппаратах импульсно-контактной сварки импульс тока дают вручную: просто включают сварочный трансформатор. Это ему, конечно, на пользу не идет, а сварка – то непровар, то пережог. Однако автоматизировать подачу и нормировать сварочные импульсы не так уж сложно.

Схема простого, но надежного и проверенного долгой практикой формирователя сварочных импульсов дана на рис. Вспомогательный трансформатор Т1 – обычный силовой на 25-40 Вт. Напряжение обмотки II – по лампочке подсветки. Можно вместо нее поставить 2 включенных встречно-параллельно светодиода с гасящим резистором (обычным, на 0,5 Вт) 120-150 Ом, тогда напряжение II будет 6 В.

Напряжение III – 12-15 В. Можно 24, тогда конденсатор С1 (обычный электролитический) нужен на напряжение 40 В. Диоды V1-V4 и V5-V8 – любые выпрямительные мосты на 1 и от 12 А соотв. Тиристор V9 – на 12 и более А 400 В. подойдут оптотиристоры из компьютерных блоков питания или ТО-12,5, ТО-25. Резистор R1 – проволочный, им регулируют длительность импульса. Трансформатор Т2 – сварочный.

Какой аппарат при этом используется, можно ли его сделать самому – ниже постараемся ответить на все эти вопросы.

Точечная сварка применяется не только на производстве, но и в домашних условиях.

В промышленном масштабе выбор падает на такой вид сварки, когда нужно соединить сплавы цветных металлов, стали различных марок, когда листы имеют разную толщину, при создании профильных заготовок, например, уголков и др.

В домашних условиях точечная сварка нашла свое применение в ремонте бытовой техники, аккумуляторов, кабелей.

Чтобы сократить расходы на замену аккумуляторов системы, с помощью данного аппарата можно производить сварку аккумуляторов ноутбуков, шуруповертов и прочих мобильных устройств.

Сварка аккумуляторов происходит по обычной технологии.

Сам процесс сваривания заключается в нагревании металлического предмета до состояния пластичности, после чего он деформируется, то есть соединяется.

Для создания более качественного шва необходимо обеспечить постоянство процесса, то есть постоянно поддерживать одну скорость обработки предмета, следить за давлением.

Эти требования больше относятся к ручной сварке, поскольку на предприятиях данный процесс выполняется автоматически.

Нагревание металлических предметов происходит за счет пропускания электрического тока, от которого генерируется тепло на поверхности.

В том месте, в котором произошел контакт электрода с поверхностью, начинает появляться жидкое ядро, образованное от плавления двух деталей.

Когда ток перестает поступать (0,01-0,1 сек), тогда ядро начинает застывать, позволяя, тем самым, удерживать обе части деталей.

Для осуществления сжатия металлического листа используются клещи, которые подразделяются на ручные и подвесные.

Ручные клещи способствуют выработке тока, который в дальнейшем подается на электроды, зажимающие заготовку. Подвесные клещи используются в промышленности, отличаются высокой производительностью.

Контактная точечная сварка имеет ряд преимуществ:

• Скорость выполнения работы;
• Безопасность работ достигается за счет низкого напряжения тока;
• Обеспечивается прочность соединения, но, к сожалению, не герметичность;
• Сделать аппарат для сварки можно самостоятельно в домашних условиях.

Особенности процесса

Контактная точечная сварка – процесс несложный: ток проходит через точечное соединение, вырабатывая тепло.

При этом состояние контактов влияет на качество сварки, любая шероховатость или окись может сказаться неблагоприятным образом.

Процесс точечной сварки см. на видео.

При сваривании необходимо учитывать такие свойства металлов как теплопроводность, сопротивление и точка плавления, поскольку они различны, например, железо будет плавиться при температуре 1300 градусов Цельсия, медь – 680, алюминий – 435, цинк – 1115 и пр.

К электродам также предъявляются определенные требования:

• Высокие показатели тепло- и электропроводимости;
• Прочность;
• Механическая обработка должна осуществляться легко.

От диаметра электродов также зависит качества сварочного шва, он определяет плотность тока.

Чтобы визуально правильно подобрать диаметр электрода для обрабатываемого листа, необходимо его толщину умножить на два.

Контактная точечная сварка может осуществляться не только в промышленных масштабах, но и в быту.

Чтобы в домашних условиях не приходилось использовать громоздкое оборудование, производители выпустили компактное устройство, пригодное для небольшого ремонта, например, бытовой техники, аккумуляторов либо автомобиля.

Устройство называется споттером. Он имеет два вывода, один из которых крепится непосредственно к предмету, а второй – к электроду.

Клещи в данном случае не нужны. Для обеспечения лучшего рабочего процесса, желательно источник тока выбирать таким образом, чтобы он находился как можно ближе к месту сварки.

Несмотря на то, что споттер – это больше ручной прибор, он является достаточно функциональным.

Самые простые приборы, использующие однофазный ток, отличаются надежностью и простотой, но металлические листы толщиной более 0,8 мм соединить уже не получится.

Более сложные и мощные модели идут с использованием трансформатора, надо отметить, что они являются более дорогими. Но самым дорогим споттером является инверторный.

В быту можно обойтись и более дешевым устройством, сделанным своими руками.

Точечная сварка характеризуется крепостью шва, который иногда приходится убирать путем высверливания. Сверло применяется обычно в случае ремонта автомобиля.

Нужно отметить, что существует специальное сверло для высверливания точечной сварки. Сверло лучше купить, а не использовать какое-то подходящее на ваш взгляд сверло. Цена на такое сверло невысока. Данные работы должны производиться аккуратно, чтобы можно было в дальнейшем отремонтировать кузов, а не заказывать новый.

Схема самодельного сварочного аппарата

Для бытовых потребностей покупать сварочный аппарат будет не резон, тем более его можно сделать своими руками.

Габариты такого устройства будут напрямую зависеть от потребностей. Удобнее собирать устройство средних размеров. Ниже представлена схема точечного сварочного аппарата.

1 — трансформатор ОСМ-1,0 доработанный; 2 — токопровод (дюралюминиевый пруток диаметром 30, L300, 2 шт.); 3 — вкладыш (стальной пруток диаметром 10, L30, 2 шт.); 4 — электрод (медный пруток диаметром 12, L50, 2 шт.); 5 — шайба латунная (2 шт.); 6,12 — винты М6; 7 рукоятка; 8 — эксцентрик; 9 — щека (2 шт.); 10 — пружина; 11 — вывод половины вторичной обмотки (4 шт.); 13 — втулка текстолитовая (с канавкой под концевую петлю пружины); 14 — болт М8 (6 шт.); 15 — шайба текстолитовая (4 шт.); 16 — покрытие изоляционное (лакоткань или защитная клейкая лента на тканевой основе, 2 шт.); 17 — кожух трансформатора.

Работа сварочного аппарата основывается на физическом законе Ленца-Джоуля.

Смысл закона состоит в том, что проводник начинает вырабатывать тепло, пропуская через себя электрический ток, в количестве, пропорциональном сопротивлению материала проводника, квадратному значению тока и времени, которое затрачивается на «прохождение» тока.

Провода выбираются с учетом этого закона.

Поскольку контактная точечная сварка происходит за счет электрического импульса, то для создания устройства потребуется трансформатор, соединять который с источником питания напрямую не рекомендуется.

Для правильного соединения требуется выпрямительный мост с тиристором.

Схема самодельного аппарата предполагает использование еще одного блока питания с трансформатором и выпрямительным мостом для большей мощности.

Ток собирается, импульс создается с помощью конденсатора.

Мост первого трансформатора замыкается тиристором, который выступает в качестве катода.

Открытым он будет до того момента, пока конденсатор не будет полностью разряжен. «Импульс» является началом и окончанием работы сварочного аппарата.

Для создания более мощного устройства схема немного изменяется: необходимо добавить полупроводниковый тиристор, реле времени.

Самодельный аппарат для сварки

Схема является основой создания сварочного аппарата, а его «сердцем» можно считать трансформатор, который будет создавать необходимое напряжение.

Сразу стоить отметить, что данный элемент должен быть мощным с минимальным значением 700-800 ватт.

Можно сделать самодельный сварочный аппарат с помощью инвертора, но для этого необходимы определенные знания и навыки. Использование трансформатора, а не инвертора, является более простым способом создания самодельного аппарата.

Трансформатор можно взять из микроволновки. Причем для этого подойдет старое устройство или микроволновку можно приобрести специально с рук.

Схема дальнейших действий следующая:

1. Доставать трансформатор из микроволновки нужно аккуратно, убирая все крепления, разбирая основу;
2. Вторичная намотка с трансформатора из микроволновки должна быть сбита. Использовать можно любой подручный инструмент: молоток, зубило, клещи, сверло и пр. Кстати сверло должно быть всегда под рукой при использовании точечной сварки. Вторичная обмотка отличается от первичной более толстым проводом. Действовать здесь нужно также аккуратно, чтобы не повредить провод, используемый для первичной обмотки;
3. Необходимо сделать два-три витка новой вторичной обмотки. Для получения тока в 1000А желательно брать провод, толщина которого будет не меньше 1 см. Физически сделать больше трех витков не получится, поэтому при необходимости добавляется еще один трансформатор из микроволновки, как было сказано выше;
4. Следующим шагом выполняется проверка обмотки на короткие замыкания. Используется для этого вольтметр. Если таковых не обнаруживается, следовательно, можно продолжать работу;
5. Далее трансформатор из микроволновки проверяется амперметром. Если сила тока превышает значение 2000А, то необходимо ее уменьшить, чтобы избежать в дальнейшем перепадов напряжения.

Для электродов хорошо подойдет медная проволока. Толщина проволоки подбирается таким образом, чтобы диаметр провода не превышал ее диаметра.

Можно воспользоваться двумя паяльниками, точнее их жалами, которые можно установить в качестве электродов.

Потери тока можно снизить, укоротив длину провода, идущего от электрода.

Соединение провода с электродом происходит при помощи медного наконечника, можно сделать отверстие при помощи высверливания, сверло при этом используется на 8.

Если припаять наконечник с проводом, то можно будет избежать окисления, которое бывает неизбежным при первом включении.

При создании рычагов нужно учитывать следующий момент: необходимо создать свободное движение верхнего рычага по горизонтали и вертикали, сделать это можно с помощью специальных проемов в корпусе.

При желании можно и нижний рычаг сделать аналогичным образом.

Необходимо предусмотреть место под включатель-выключатель на задней крышке прибора. После установки тумблера вставляется кабель питания.

Чтобы исключить возможность выпадения кабеля, его необходимо сделать более толстым, утолщить.

Трансформатор из микроволновки крепится к основанию с помощью саморезов. На крепление надевается клемма и делается заземление. Все соединения должны быть тщательно изолированы.

Чтобы верхний рычаг оставался в поднятом состоянии, можно воспользоваться обычной резинкой, надетой на два самореза.

Смотрите видео о точечной сварке своими руками в нашей статье.