Сварочный выпрямитель для ручной дуговой сварки своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 05.10.2024

Процесс неразъемного соединения заготовок изделия расплавленными частями, полученных нагреванием, называется сварка.

Получение расплава в зоне контакта достигается различными способами: электродугой, механическим (давление), кузнечная (ковка), газовая (газовая дуга). В статье рассмотрены основные понятия по процессу электросварки, получения электродуги для сварки металла и основное оборудование применяемое для этого.

Что такое электродуга и способы ее получения

Электродуга для сварки образуется при достижении достаточной величины разности потенциалов между двумя электродами в ионизированной среде газов и испарений, образованных от обмазки электродов или флюсовых смесей.
Зажигание дуги обычно происходит в несколько этапов:

короткое замыкание заготовки с электродом;
последующие отвод электрода на 3 – 6 мм с возникновением дуги;
установление устойчивого горения дуги.

Короткое замыкание необходимо для быстрого разогревания места контакта и начала ионизации пространства вокруг зоны взаимодействия дуги и металла. После отвода электрода от зоны короткого замыкания возникает неустойчивая дуга. По мере ее горения происходит дальнейший разогрев и ионизация газов вокруг дуги. Часть электронов ионизируется в процессе ударение с другими участвующими в разряде электронами, часть разбивая атомы воздуха в зоне горения. В результате подобного взаимодействия воздушное расстояние становится полностью электропроводным, что способствует установлению горения устойчивого дугового разряда.

Условия устойчивого горения сварочной дуги

Хорошее качество сварного шва обеспечивает устойчивое горение дуги.
Это устойчивость обеспечивается определенным балансом между током сварки Iсв. и напряжением дуги Uд. Проще говоря – это режим при котором обеспечивается горение дуги между электродом и заготовкой без залипания электрода и стабильностью дуги. Отчасти такое состояние характеризует вольтамперная характеристика сварочного электродугового процесса, которая отражена на графике.

На графике видно три области:

резкое падение напряжения с возрастанием силы тока, такая характеристика называется – падающая. Сварка в таком режиме обуславливают неустойчивое горение дуги стабильность горения не обеспечивается;
напряжение дуги не меняется с возрастанием силы тока, такая характеристика называется – жесткой. В этой в этой зоне производится основной вид сварочных работ;
напряжение увеличивается с возрастанием тока – это возрастающая характеристика. При таком режиме возможен перегрев зоны сварки и прожег тонколистового металла, применяется в ограниченном режиме.

Для того чтобы получить электрическую дугу достаточно иметь на электродах разность потенциалов порядка не менее 45 В. и величину вольтамперной дуги, желательно регулируемую в пределах от 80 – 400А. Еще одна важная характеристика – напряжение холостого хода. Эта характеристика необходима для более быстрого зажигания дуги и ее величина составляет порядка 70-80 В.

Принцип работы сварочного трансформатрора

Рассмотрим схему простейшего трансформатора, который предназначен для понижения напряжения на вторичной обмотке. Понижение напряжения вызывает увеличение тока на вторичной катушке. Такие трансформаторы называются токовыми. Они могут быть сборными из Ш – образных заготовок, или кольцевого железа. Для уменьшения от вредных вихревых наводок заготовки штампуются из тонких листов специальной трансформаторной стали. Из этих заготовок можно собирается остов с тремя или двумя сердечниками. На круглый каркас первичная и вторичная провода наматываются по всей длине железа накладывая рядом друг с другом вплотную. На остове с сердечниками первичная и вторичная катушки располагаются на раздельных стержнях. Отношение витков первичной и вторичной катушки называют коэффициентом трансформации. Например, число витков первичной катушки W₁=100, а вторичной W₂ = 10, то Кт = W1 / W2 = 10. Примерно на такую же величину возрастет вольтамперная нагрузка на вторичной обмотке.

Как отмечалось выше, дуга между электродом и заготовкой переменного напряжения является неустойчивой: металл в ванне расплава заполняется неравномерно, разбрызгивается и для качественного шва не подойдёт. Более устойчивое горения можно получить если ввести в схему сварочного трансформатора выпрямитель для сварочного аппарата переменного тока. Выпрямитель представляет из себя два или четыре однополярных диода (диодный мост), который пропускает переменное напряжение только в одном направлении и работает по двух или четырех полупериодной схеме соответственно.

Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное. Такое дополнение позволяет стабилизировать характеристики сварки. Но, до идеала еще далеко, т.к. величина пульсации еще достаточно большая и для компенсирования этих пульсаций дополнительно в схему вводится дроссель и конденсатор. Эта схема работает по принципу электрического компенсатора, накапливая энергию в период пика на конденсаторе и отдавая его при минимальной амплитуде.

Расчет трансформатора для сварки средней мощности (для домашних нужд)

Для более лучшего понимания работы устройства, произведем его расчет самостоятельно.
Прежде всего нам понадобится необходимые начальные и выходные характеристики,начальные:

напряжение на входе – это потенциал сети 220 В;
напряжение на выходе – колеблется от 45 до 80 В.

расчётные характеристики для вторичной обмотки. Здесь мы будем исходить из того: какое железо мы будем варить. Если от 3 до 5 мм, то аппарат должен быть рассчитан на диаметр электрода 3 – 4 мм, а – это 150 – 200 А. Если меньше, тогда на 100А.;
площадь сердечника – Sсер. Будет зависеть какая мощность необходима на выходе, в нашем случае сечение принимаем среднее, порядка от 45 до 50 см 2 ;
площадь промежутков между стержнями трансформатора – Sо. Подобные промежутки необходимы для формирования магнитного потока между стержнями, охлаждения намотки (величина влияет на беспрерывное время работы устройства) и удобства размещения катушек в окне. Для среднего магнитопровода достаточно параметр от 95 до 110 см 2 ;
плотность (величина тока в проводе). Этот параметр для самодельных аппаратов принимается порядка 2,75 – 3, 5 А/мм 2 .

Для примера расчета возьмем среднюю величину выше приведённых параметров:

сетевое напряжение – U₁=220 В;
выходное напряжение- U₂=60 В,
номинальная сила тока – Iн -170 А,
площадь сечения сердечника- Sс=45 см 2 ,
площадь окна So -100 см 2 ,
плотность электронов в обмотке, – 3 А/мм 2

Самый первый расчет – расчет потребляемой мощности, производится по формуле:

Pо = 1,5 х Sс х So = 1,5 х 4 5х 100 = 6750Вт (6,75 кВт.)

Внимание! Данная формула может быть применена к различному типу магнитного проводника, но с различным коэффициентом: расчетная величина 1,5 применяется к типу магнитопровода П, Ш, для кольцевых сердечников – 1,9, значение 1,7 применяется к сердечникам типа ШЛ, ШП

Расчет количества витков

Количество слоев для каждой обмотки определяем из величины площади сердечника по формуле K = 50 : Sс = 50/45 = 1,11 витка на один Вольт.

Внимание! В данной формуле, также, как и в первой, коэффициент 50 принят для трансформаторов с сердечниками типа П и Ш., для кольцевых сердечников будет равен 35 для, ШЛ и ШП – 40.

Теперь определим величину максимального тока на первичной обмотке по формуле: Imax = P : U = 6750 : 220 = 30,71 А. На основании этих данных можно узнать количество слоев для намотки.
Расчет ведется по формуле Wх =Uх * K. Для вторичной – это будет W₂ = U₂ х K = 60 х 1,11 = 67 витков.

Количество слоев первичной обмотки узнаем, позже т.к. для этого необходимо применить другую формулу. Для регулировки мощности на выходе, от первичной обмотки производится несколько выводо. Количество витков для первичной намотки находим по формуле: W₁ст = (U₁ х W₂): Uст, вит.

Uст – напряжение на вторичной обмотке.
U₁ – напряжение первичной обмотки;
W₂ – количество витков вторичной обмотки;
W₁ст – количество первичной обмотки определенной ступени.

Но прежде необходимо рассчитать напряжение каждой ступени Uст. Для этого воспользуемся формулой U=P: I, В.

По формуле U = P : I, В. для исходного расчетного трансформатора Р= 6750 Вт, рассчитаем данные для четырех ступеней мощностью 95 А, 110 А, 135 А и 165 А., Подставив данные в формулу, получаем U₁ст₁=6750:95 =71 В, U₁ст₂=61 В, U₁ст₃=50 В, U₁ст₄=41 В.

Далее используем полученные данные для расчета намотки. По формуле W₁ст = (U₁ х W₂): Uст, вит. получаем количество витков для каждой ступени (с округлением в большую сторону) W₁ст₁=(220х67): 71 =208 витка, W₁ст₂ = 242 W₁ст₃ = 295 витка, W1ст4 = 359 витков.

Прибавив к большему количеству витков значение от 6 %, получим необходимое расчетное общее количество витков первичной обмотки W₁=359+18 = 377.

Наконец, рассчитаем сечение провода на первичной и вторичной обмотках. Для этого делим максимальный ток для каждой намотки на плотность тока. В результате расчета: Sвтор =165 : 3 = 55 мм 2 , Sперв = 11 мм 2 .

В итоге расчета сварочного трансформатора, питающегося от однофазной сети U₁ = 220В, мощностью 6,75кВт. получим:

Железо: П образные штампованные листы трансформаторной стали толщиной 0,5 мм
Тип обмоток – круговые намотанные на каркас; Количество витков W₁ =377 в., W₂ = 67 в.,
Количество регулируемых ступеней – 4. при I_рег – 95 А, 110 А, 135 А и 165 А.
Сечение провода Sвтор = 55 мм 2 , Sперв = 11 мм 2

Выбор диаметра электрода от толщины свариваемого металла и тока

Как было отмечено выше, правильный выбор необходимой мощности сварки зависит от толщины свариваемого металла, чем толще металл, тем больше нужен ток, проводником которого является электрод. Электроды выпускается от 1 до 6 мм (для бытовых аппаратов). Точный подбор типа и диаметра электрода поможет избежать нестабильности дуги и ее колебания по сварочной ванне. От этого могут образоваться раковины (непровар) и увеличенное сечение шва. Качество сварочного шва ухудшается.

Если аппарат приобретён в торговой сети, фирма производитель указывает диаметр электрода от величины тока, если же трансформатор сконструирован своими руками, то можно ориентироваться примерно на таблицу.

Примерное соотношение толщины металла, диаметра электрода и сварочного тока

Сварочный трансформатор с выпрямителем постоянного тока в подсобном хозяйстве вещь очень полезная. Однако, если взять выше рассчитанный трансформатор с мощностью вторичной ступени 170 А, с потребляемой мощностью почти 7 кВт. При нынешних ценах на электроэнергию один день работы с таким аппаратом обойдётся в немаленькую сумму. При этом необходимо учитывать ещё немаловажную вещь, как пульсация электроэнергии в общей сети, особенно если это единая однофазная сеть на всю улицу (сельская электропроводка) а ведь именно там больше всего такие изделия и нужны. Отчасти эту проблему могут решить применение сглаживающих дросселей, но при недостаточной напруге в сети колебания напряжения могут доходить до 50 В.

Такие скачки не смогут сгладить даже мощные дросселя и сетевые стабилизаторы. Это отрицательно сказывается на работе бытовых приборов, например, холодильниках. И уже тогда разборок с соседями точно не миновать.

У “Терминатора” имеется принудительная система охлаждения вентиляторами, которые регулируют мощность воздушного потока от датчиков температуры. Такая система охлаждения дает возможность использовать аппарат с 70% коэффициентом ПНВ (продолжительность непрерывного включения) это значит, что работать аппарат может из 10 минут – 7 работа, 3 отдых.

Если же произойдет перегрев обмоток, то защита отключит аппарат от нагрузки автоматически. В трансформаторе обмотки выполнены из 9 % меди, что практически исключает потери на внутреннее сопротивление. Поэтому аппарат очень экономичен.

Трансформатор или инвертор

Несомненно, такие качества как низкая цена, небольшой вес, 60% ПНВ, высокая степень надежности – срок гарантии прибора 3 года, принесут аппарату ещё большую популярность. Основные характеристики инвертора можно посмотреть, зайдя к нам на сайт. Также здесь можно купить любую технику и инструмент.

Параметр	Значение
Диапазон сварочного тока	30 — 175 А.
Возможные диаметры применяемых электродов	1,6 — 4,0 мм.
Тип сварки	MMA (ручная дуговая сварка штучным покрытым электродом). TIG (аргонодуговая сварка с TIG LIFT поджигом дуги
Напряжение сети	от 165В до 242В.
Мощность	5,2 кВт.
Напряжение холостого хода	65 В.
Возможность подключения к электростанции	есть (рекомендуемая номинальная мощность генератора 5,5 кВт при максимальном сварочном токе).
Продолжительность нагрузки при максимальном сварочном токе (t=20oC)	60% при 175А (6,0 минут работает 4,0 отдыхает).
Класс защиты	IP21.
Управление сварочным током	Ручной ступенчатый регулятор.
Охлаждение аппарата	принудительное воздушное (вентилятор).
Комплектация	Поставляется без сварочных проводов и клемм заземления, Кабеля, держатель электродов (приобретаются отдельно, можно у нас в магазине) — Картонная коробка, — Инструкция эксплуатации.
Вес	4,6 кг.
Габаритные размеры (ДхШхВ)	271×187×126 мм.
Гарантия	3 года.

Основная часть специалистов считает, что создание аппарата для сварки не потребует особых навыков. Но прежде чем приступить к его изготовлению, нужно чётко понять в каких целях его можно использовать.

Очень важно, чтобы схема сварочного аппарата была как можно проще, изредка, даже применяют трансформаторы, изъятые из микроволновой печи. Изделие обязано функционировать от бытовой электрической сети с напряжением в 220В.

При этом выделяют целый каталог самодельных аппаратов, функционирующих от электрической сети в 380В.

Краткое содержимое статьи:

Комплектация

Сборка аппарата, в большинстве ситуаций, совершается для осуществления мелких сварочных работ, требуемых в бытовых условиях.

В комплектацию представленного аппарата включены следующие компоненты:

Блок питания

Главным компонентом в нём считается преобразователь (трансформатор), его можно создать из бывшего автотрансформатора или же из преобразователя, изъятого из микроволновой печи. Если используется последний вариант, то вынимая трансформатор из микроволновой печи нужно быть предельно осторожными, чтобы не навредить основной обмотке.

Дополнительная обмотка подвергается удалению и переделке. Расчёт числа витков и объема проводов из меди рассчитывается с учётом заранее подобранной мощности изготавливаемого аппарата.

Блок выпрямителя

Главными компонентами представленного оборудования являются диоды. Подборка мощности диодов выполняется таким образом, чтобы они были в состоянии выдержать предварительно установленные нагрузки. Для охлаждения диодов применяются специальные радиаторы, изготовленные из сплава алюминия.

При разметке установочной платы обязательно нужно оставить место для дроссели, которая создана сглаживать импульсы. Сборка выпрямителя выполняется на отдельной плате с применением гетинакса или текстолина.

Блок инвертора

Инвертор трансформирует поступающий из выпрямителя постоянный ток в переменный, который характеризуется высокой частотой колебания. Трансформация осуществляется с применением электронных схем на мощных транзисторах или тиристорах.

Изготовить сварочный инвертор своими руками – не трудно, главное, подобрать все представленные компоненты, присутствующие в комплектации. К тому же можно значительно сэкономить на дополнительной обмотке преобразователя, используя не медные провода, а медную жесть.

Технология сборки сварочного аппарата

Если вас интересует, как сделать сварочный аппарат собственноручно, то нужно следовать такому плану:

Выпрямитель располагается на одном пульте управления с преобразователем и дросселю. Регулятор силы тока располагается на панели управления.

С имеющихся катушек преобразователя (не задевая сердечник) удаляются дополнительные обмотки. К основной обмотке прикасаться не нужно, а вот среднюю можно перемотать проводом, выполняя отводы через последующие тридцать витков.

Применяя многожильный кабель силового типа с тремя фазами на две, расположенные по краям катушки до полноценного их наполнения требуется намотать дополнительную обмотку.

Клеммы для выведения дополнительного типа обмотки преобразователя изготавливаются из трубок, из меди, диаметр которых равен 10-12 миллиметров, в длину они достигают 30-40 миллиметров. Одна сторона клеммы расклепывается и в образовавшейся пластине просверливается выемка размером около десяти миллиметров, с обратной стороны, вставляется предварительно зачищенный провод.

С панели, размещённой сверху преобразователя, удаляются винты, оснащённые гайками, и заменяются усовершенствованными винтами, типа М10 – к ним подсоединяются клеммы.

Для выведения основной обмотки создается отдельная плата и прикрепляется к преобразователю. Предварительно в плате нужно создать 10-11 отверстий, в диаметре достигающих 6 миллиметров, и соединить с ними винты М6, содержащие две гайки и шайбы. Далее, осуществляется параллельное соединение двух боковых обмоток, а затем добавление к ним средней обмотки.

Главной характеристикой самодельного сварочного аппарата является то, что к электрической сети он может быть подключен только через рубильник, используя провода сечения около 1,5 мм2.

С фото сварочного аппарата, изготовленного своими руками можно ознакомиться в нашей галерее.

Если при изготовлении представленного аппарата своими руками возникают трудности, то всегда можно приобрести сварочный аппарат в магазине.

Назначение выпрямляющего оборудования – преобразование переменного тока питающей сети в постоянный определенной силы. Для сварочных работ главным показателем является ампераж. Сварочные выпрямители, по сути, усовершенствованные трансформаторы. Они не только способны генерировать ток определенных характеристик, но и выпрямлять его. Это главное их отличие от аппаратов с переменным преобразователем. Устройства дополнительно оснащают полупроводниковыми фильтрами, конденсаторами, сглаживающими импульсный постоянный ток, делая его равномерным. Выпрямляющее оборудование лучше трансформаторов с точки зрения технологии сварки. Металл меньше разбрызгивается, стабильно поддерживается дуга.

Что такое сварочный выпрямитель

Оборудование представляет собой преобразовательный блок с вольтамперной регулировкой. У сварочного выпрямителя на выходе два провода с клеммами: плюс и минус. При подключении одной из них к электроду, а другой к металлу возникает высокотемпературная электрическая дуга, образующая ванну расплава.

Сварочные выпрямители разделяют по уровню сложности, дополнительным функциям. Но принцип устройства у всех одинаковый: помимо трансформатора, создающего необходимое напряжение, в схему включают полупроводники, пропускающие только положительную часть синусоиды переменного тока.

Устройство и принцип работы

В схему сварочного выпрямителя входят следующие элементы:

трансформатор – регулируют напряжение (когда подаваемый от сети ток проходит через трансформатор, силовая нагрузка уменьшается до напряжения холостого хода);
выпрямляющий блок – несколько полупроводниковых элементов преобразуют переменный ток в постоянный;
частотные и силовые регуляторы;
накопители заряда, сглаживающие импульсные скачки.

Чтобы понять принцип работы устройства, вспомним механизм действия полупроводников. Они пропускают электроны только в положительном полупериоде. При включении в схему нескольких проводников, удается получить много полупериодных кривых, при их наложении возникает постоянный ток.

Применение сварочных выпрямителей

Аппараты применяют при сварке на низких и высоких токах, прямой и обратной полярности.

Силовые параметры регулируют по толщине металла, учитывают температуру пластичности обрабатываемого сплава.

К устройствам подключают:

держатели с угольными плавкими электродами или вольфрамовыми тугоплавкими;
подающие насадки полуавтоматов и автоматов.

Разновидности сварочных выпрямителей

Токогенерирующие сварочные преобразователи различают по конструкции и способу регулировки силовых параметров.

регулируемые трансформатором;
с дросселем – индукционной катушкой, сдерживающей резкие скачки напряжения;
с регулирующими тиристорами, меняющими напряжение тока;
с транзисторами – полупроводниками, сглаживающими скачки импульсного тока;
инвертор – преобразователи с частотным повышением тока и регулятором его силы.

Классификация выпрямителей по возможностям регулировки вольт-амперных характеристик (несколько слов об особенностях каждого из аппаратов):

Трехфазные для ручной электродуговой сварки. Громоздкие модели трансформатором. Преобразователь работает с большими энергетическими потерями, возможности ограничены мощностью трансформатора металлическим или магнитным шунтом – дополнительным сопротивлением.
Автоматы и полуавтоматы. Силовой поток регулируется магнитным полем. Реостатная вторичная обмотка позволяет менять число витков — это принцип вольт-амперной регулировки. Для импульсной регулировки установлен осциллограф. Ток сначала выпрямляется, затем трансформируется в переменный высокой чистоты.
Дроссельные трехфазные выпрямители для дуговой и аргоновой сварки. Они оснащены дополнительным сердечником с обмоткой, выполняющим роль накопителя заряда, подаваемого на выпрямляющий конденсатор.

Преимущества и недостатки

Устройства отличаются большой мощностью при небольшом размере. Самые компактные – инверторы. Эти генерирующие устройства принято выделять в отдельную группу. В них трансформатор занимает не больше 1/5 объема.

Основное отличие других сварочных выпрямителей от трансформаторов – способность генерировать постоянный ток вместо переменного. С этой способностью связаны основные достоинства выпрямителей:

когда на плавящийся электрод подается однополярный заряд, он быстрее разгорается;
снижаются энергопотери – КПД трансформатора намного ниже;
горение дуги стабилизируется;
при равномерном плавлении стержня в ванне расплава возникает меньше брызг, снижается травматизм, риск случайных возгораний;
шов удобнее контролировать, он получается ровный;
расширяются возможности сварки;
расход присадочных материалов уменьшается, при большом объеме работ экономия ощутима.

Наряду с достоинствами у большинства выпрямителей есть недостатки:

За преобразователями, как и за другим сварочным оборудованием, нужно правильно ухаживать.

Обслуживание и основные неисправности

Новые преобразователи обязательно продувают перед включением в сеть. Делать это лучше бытовым феном на среднем режиме нагрева. Нужно устранить скопившуюся пыль, возможную влагу, она снижает сопротивление медных обмоток встроенного трансформатора. Раз в квартал продувку повторяют.

Возможные неисправности сварочного выпрямителя и методы их устранения:

Устройство не включается при подключении к сети. Такое возможно:

при переломе жилы запитывающего проводника, брякают контакты в вилке – проверяют кабель, меняют вилку;
в сети отсутствует напряжение – необходимо проверить входной рубильник;
один из узлов вышел из строя – пора нести преобразователь в сервис или чинить устройства самостоятельно;
выработан ресурс полупроводниковых элементов – требуется перепайка схемы.

Плавящийся электрод залипает, а преобразователь гудит – нужно:

проверить исправность полупроводников и конденсатора;
убедиться, что нет просадки питающей электросети;
посмотреть целостность обмотки дросселя.

Преобразователь самопроизвольно отключается при работе – такое бывает:

при перегреве, проверяют исправность вентилятора или охлаждающей системы;
прорыве обмотки встроенного трансформатора – снимают старую, делают новую.

Устройство перестает выдавать питание нужных параметров – надо потрогать корпус, насколько он горячий, проверить подачу воздуха к вентилятору, дать генератору отдохнуть.

Прыгает напряжение холостого и рабочего тока – проверяют:

ручку регулятора;
предохранители первичной обмотки;
плотность закрепления контактов клеммы у пускателя.

Схемы преобразователей указаны в инструкции по эксплуатации. Для ремонта устройств требуются электротехнические знания, навыки пайки. Лучше отдать устройство в сервисный центр. Они точно определят причину поломки, устранят ее.

Сначала разберем, что же это такое. Если при использовании электродуговой сварки, еще включать непродолжительные электроимпульсные сигналы, то мы и получим импульсную сварку.

В данном случае главное не проводить параллель такого типа с точечной сваркой.

Импульсная точечная сварка и импульсно-дуговая сварка, это абсолютно разного рода способы сваривания металлических частей.

Разберем алгоритм сбора импульсной сварки Преобразователь
Механизм управления
Адаптер

Разберем алгоритм сбора импульсной сварки

Преобразователь

Для начала, необходимо рассмотреть процесс сбора импульсного преобразователя. Его соответственно обозначают, как силовой элемент сварочного агрегата.

На схеме показана модель сбора преобразователя.

В технической литературе и справочниках можно найти информацию по составным частям, которые входят в комплектацию преобразователя.

Механизм управления

На данном рисунке можно увидеть отчетливую и понятную схему управления, а также элементы схемы, на которой видно процесс запуска электро-агрегата.

Адаптер

Описательное представление импульсного адаптера изображено на прилагаемой схеме.

Для чего необходим газ при выполнении сварки

При нагревании и расплавлении легированные стали и цветные металлы вступают в реакцию с кислородом и другими газами, содержащимися в окружающем воздухе. В результате на поверхности таких металлов формируется тугоплавкая оксидная пленка, а алюминий, взаимодействуя с кислородом в расплавленном состоянии, может даже возгораться. Этот негативный фактор приводит к значительному ухудшению качества сварного шва, который становится пористым и неоднородным.

Схема процесса сварки в среде защитного газа

Избежать таких проблем позволяет использование инертного газа аргона, при помощи которого защищают область выполнения сварочных работ.

Применение этого газа, который обладает большей массой, чем кислород, и практически не вступает в реакции с другими химическими элементами, позволяет не только вытеснить все газообразные составляющие окружающего воздуха из зоны сварки, но и сформировать в ней поток токопроводящей плазмы, которая способствует более эффективному и быстрому расплавлению кромок соединяемых деталей.

Общая схема аргонодуговой сварки

Аргонодуговая сварка может выполняться различными типами электродов: неплавящимися, изготавливаемыми из вольфрама, и плавящимися, химический состав которых должен максимально соответствовать составу соединяемых деталей. По степени автоматизации технологического процесса аргонную сварку подразделяют на ручную (выполняется с использованием вольфрамовых стержней), автоматическую (могут применяться и неплавящиеся, и плавящиеся электроды), а также полуавтоматическую (используется достаточно редко и обладает меньшей эффективностью, по сравнению с двумя первыми методиками).

Аппарат в собранном виде

Достаточно посмотреть на рисунок расположен ниже, чтобы иметь простое представление о внешнем виде такого типа сварки.

К корпусу также присоединяется каркас с обдувом, адаптер управления (она является неотъемлемой частью корпуса), штекер для сварочного тока.

Электропредохранитель и сетевой адаптер также должны находиться на корпусе.

Самодельный аппарат ТИГ на инверторе

Основными частями такой установки являются:

инвертор с возможностью сварки ММА;
горелка TIG;
баллон с аргоном;
манометр;
осциллятор;
соединительные шланги и кабели.

Собрать их нужно в соответствии со следующей схемой:

После настройки параметров тока, включить инвертор, подготовить металл и начинать сварку.

При выборе составных частей аппарата особое внимание следует уделить сварочной горелке. Промышленность производит их очень много разновидностей, рассчитанных на разные диаметры электродов и величину сварочного тока. Для бытового применения, а именно так и используются самодельные аппараты, нужно выбирать горелку, рассчитанную на минимальные диаметры вольфрамового стержня и токи до 200 А.

На максимальных параметрах работать все равно не придется, а переплачивать вдвое за горелку промышленного уровня нет смысла. Многие сайты интернета рекомендуют сделать горелку самостоятельно. В принципе, это возможно. Но если купить все детали и собрать самостоятельно, то по стоимости она сравняется с заводской, а по качеству сборки и возможности регулировок и настроек будет хуже на порядок. В этом случае остается только успокаивать себя тем, что горелка сделана своими руками.

Практика использования

Аппараты, собранные так, как говорится в инструкции, работают продолжительное время. Сварочные стыки получаются достаточно прочными.

Самодельный импульсный сварочник, подойдет только для использования в хозяйстве, а вот для профессиональной работы он непригоден. Затратная часть при сборке такого сварочника не отставит равнодушным ни одного хозяина.

Напряжение, которое необходимо для работы такого устройства должно быть в пределах 220 В. Но иногда могут быть сбои напряжения, особенно если работы выполняются в загородном доме.

Из чего стоит трансформатор?

В целом трансформатор будет состоять из таких частей, как:

Схема сварочного трансформатора.

Корпус трансформатора. Перед его эксплуатацией необходимо убедиться, что корпус имеет заземление. Кабель заземления должен иметь сечение не меньше 0,25 см и быть присоединен к клемме, которая подает импульс к рабочей поверхности сварочного аппарата. Сам трансформатор во время работы необходимо установить на изолирующую поверхность. Лучше всего для этих целей подойдет подставка из дюралюминия (толщиной не больше 0,03 см) или текстолита.
Зажим (цанга).
Ручка, изготовленная из стального прута.
Магнитопровод. Суть его работы первоначально заключается в создании для магнитного потока замкнутого пути, который будет обладать наименьшей силой магнитного сопротивления. Именно поэтому магнитопровод изготавливают из тех материалов, которые при переменных магнитных полях не теряют свойство магнитной проницательности. К таким материалам относят сплавы железа и никеля или же сплавы железа, никеля с кобальтом.
Рукоятка.
Рымболт.
Шкала.
Крышка трансформатора, изготовленная из чугуна или стали.
Вертикальный винт.
Ходовая гайка для вертикального винта.
Обмотки. Проводятся в два этапа. Первичная обмотка трансформатора должна состоять из 250-600 витков. Вторичная – от 60 до 75 витков. Желательно делать ее из медной шины с сечением не меньше 0,35 см в диаметре. Обмотку следует выполнять только по изолированному стержню в одинаковом направлении. Каждый последующий шаг обмотки необходимо изолировать при помощи стеклоткани или подобного вида изолятора. Каждый вывод обмотки залуживают и маркируют. А на каждый конец сетевой части закрепляют кембрик.
Выпрямитель. Его функция заключается в переработке переменного тока в постоянный.
Электроды. Для аргонодуговой сварки рекомендуется использовать вольфрамовые электроды, поскольку вольфрам легко выдерживает постоянный ток прямой и обратной полярности или же переменный ток. Во время работы электрод необходимо подносить максимально близко к основе детали. С помощью этой технологии образовавшаяся дуга будет обладать малыми параметрами, что необходимо при сварке алюминия. Электрод должен выступать на 2-5 мм от корпуса горелки, а вокруг надевается керамическое сопло.
Осциллятор. Его действие заключается в подаче высокочастотных и высоковольтных импульсов.

Схема сварки алюминия полуавтоматом.

Еще одной необходимой вещью является горелка. Подбирается зажим (цанга) диаметром 0,2 см. Далее к обратному направлению зажима следует прочно припаять медную трубку диаметром 0,6 см, которая будет отвечать за подачу газа (в данном случае аргона) и напряжение к электроду. Во время припаивания трубки следует использовать высокие температуры.

К другому концу горелки необходимо прикрепить изготовленную из керамики или же кварца трубку, длиной в 5 см и диаметром 0,8 см, которая будет выполнять рабочую функцию. Необходимо позаботиться о том, чтобы трубка сохранила подвижность и могла сниматься. Поскольку иногда необходимо будет перенаправлять проволоку. В середину трубки будет устанавливаться дугообразный электрод.

Трубка-держатель обязательно должна быть покрыта изолирующим материалом. Лучше всего для этого использовать стеклоткань. Ею нужно обернуть трубку в несколько прослоек, используя между ними герметики из силикона. После изоляции к трубке устанавливается выключатель.

Сама горелка подсоединяется к газовому баллону при помощи трубки (диаметром от 0,6 см до 0,8 см), и дополнительно подсоединяется два провода, один из которых проводится от клапана к выключателю на трубке-держателе, второй предназначен для напряжения в трансформаторе. Сама подача газа выполняется примерно за 20 секунд до начала процесса сварки.

Приоритеты сварочного аппарата, изготовленного собственными силами

От заводских моделей, импульсный сварочник отличается многими характеристиками. Серьезным достоинством является небольшая энергозатратность.

Затраты на электроэнергию на выполнение незначительного сварочного шва заводским аппаратом — будут большие. И конечно же, не вся электропроводка сможет выдержать такую мощность.

Относительно веса самодельного аппарата можно сказать, что небольшой. И его габариты могут в несколько раз быть меньше чем заводские. Без особых усилий перемещать заводской аппарат очень сложно.

Что бы его не передвигать с места на место — можно использовать специальные электрические удлинители. Но их стоимость очень высокая.

Поэтому, самодельный сварочный аппарат будет подходящим вариантом для использования в домашних условиях. А его вес не будет превышать 10 кг.

Производственный ресурс производственных сварочных устройств имеет ограничение. И часто может не превышать 50-80%.

Поэтому совокупность всех имеющихся технических возможностей не всегда можно раскрыть. Исходя из этого и продолжительность сварочных работ будет незначительная, в пределах 3-х минут без перерыва.

Самодельный сварочный аппарат не приводит к потере электрической энергии, потому что реактивные токи отсутствуют. Не критическая мощность позволяет использовать розетке даже в доме, не переживая, что сеть может не выдержать.

Мощность такого импульсного сварочника точно такая же, как и в бытовых приборах.

Собирая импульсный агрегат собственными силами, можно максимально сократить расходы на укомплектовываемый материал.

Источники питания для импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом

В домашних условиях можно изготовить сварочный аппарат своими руками . Запчасти для этого устройства можно легко найти в продаже, однако при этом надо учитывать некоторые тонкости.

Особое внимание необходимо уделить транзисторам, так как они быстро выходят из строя. Поэтому на этих деталях лучше не экономить. Самодельный сварочный инвертор оснащается четырьмя транзисторами, которые присоединяются к изолированным радиаторам.

Для того чтобы правильно собрать импульсный сварочный аппарат, необходимо просчитать его мощность и силу тока . Примеры расчетов можно посмотреть в Интернете.

Установленный фильтр поможет поддерживать напряжение 220 В. Для сборки своего аппарата понадобятся инструменты и специальные приборы, такие как осциллограф, паяльник, мультиметр, вольтметр и т.д.

Во время сборки следует соблюдать технику безопасности.

Типы сварочных аппаратов

Современный рынок наполнен достаточно большим разнообразием сварочных аппаратов, но далеко не все целесообразно собирать своими руками.

В зависимости от рабочих параметров устройств различают такие виды устройств:

на переменном токе – выдающие переменное напряжение от силового трансформатора напрямую к сварочным электродам;
на постоянном токе – выдающие постоянное напряжение на выходе сварочного трансформатора;
трехфазные – подключаемые к трехфазной сети;
инверторные аппараты – выдающие импульсный ток в рабочую область.

Первый вариант сварочного агрегата наиболее простой, для второго понадобиться доработать классическое трансформаторное устройство выпрямительным блоком и сглаживающим фильтром. Трехфазные сварочные аппараты используются в промышленности, поэтому рассматривать изготовление таких устройств для бытовых нужд мы не будем.

Инверторный или импульсный трансформатор довольно сложное устройство, поэтому чтобы собрать самодельный инвертор вы должны уметь читать схемы и иметь базовые навыки сборки электронных плат.

Так как базой для создания сварочного оборудования является понижающий трансформатор, рассмотрим порядок изготовления от наиболее простого, к более сложному.

На переменном токе

По такому принципу работают классические сварочные аппараты: напряжение с первичной обмотки 220 В понижается до 50 – 60 В на вторичной и подается на сварочный электрод с заготовкой.

Перед тем, как приступить к изготовлению, подберите все необходимые элементы:

Магнитопровод – более выгодными считаются наборные сердечники с толщиной листа 0,35 – 0,5мм, так как они обеспечивают наименьшие потери в железе сварочного аппарата. Лучше использовать готовый сердечник из трансформаторной стали, так как плотность прилегания пластин играет основополагающую роль в работе магнитопровода.
Провод для намотки катушек – сечение проводов выбирается в зависимости от величины, протекающих в них токов.
Изоляционные материалы – основное требование, как к листовым диэлектрикам, так и к родному покрытию проводов – устойчивость к высоким температурам. Иначе изоляция сварочного полуавтомата или трансформатора расплавится и возникнет короткое замыкание, что приведет к поломке аппарата.

Наиболее выгодным вариантом является сборка агрегата из заводского трансформатора, в котором вам подходит и магнитопровод, и первичная обмотка.

Но, если подходящего устройства под рукой нет, придется изготовить его самостоятельно.

В данном примере мы рассмотрим вариант изготовления сварочного аппарата из блока питания микроволновки. Следует отметить, что трансформаторная сварка должна обладать достаточной мощностью, для наших целей подойдет сварочный аппарат хотя бы на 4 – 5кВт. А так как один трансформатор для микроволновки имеет только 1 – 1,2 кВт, для создания аппарата мы будем использовать два трансформатора.

Для этого вам понадобится выполнить такую последовательность действий:

Возьмите два трансформатора и проверьте целостность обмоток, питаемых от электрической сети 220В.
Распилите магнитопровод и снимите высоковольтную обмотку, Рис. 1: распилите сердечник

Рис. 2: уберите высоковольтную обмотку

оставив только низковольтную, в таком случае намотку первичной катушки уже делать не нужно, так как вы используете заводскую.

Особенности

Остановимся на преимуществах самодельных импульсивных сварочных аппаратов.

Для стабилизации воспламенения сварочной дуги лучше всего прибегать к работе с трансформатором, что обладает значительной степенью индуктивности.

Но при этом может произойти снижение силы тока, так как в основном используется переменный ток, и КПД очень незначительный.

Невзирая на это, если аппараты работают на постоянном токе, особый дроссель способствует регулированию самого тока. Из-за этого и сокращается восстановительный процесс дуги.

Само собой понятно, то что применяется постоянный ток. Но не нужно забывать отслеживать индуктивность дросселя. Если она будет превышать нормативные значения, то электрод может просто прилипнуть к поверхности, что подлежит свариванию.

Если поддерживать индуктивность дросселя на низком уровне, а частоту тока наоборот, то все-таки можно достигнуть возгорания дуги без промедления.

Аппарат для сварки из мотора

Чтобы собрать простой агрегат из статора, выбирают электродвигатель, имеющий нужные параметры. Рекомендуется использовать мотор 2А мощностью 7-15 кВт с большим окном магнитопровода. Для изготовления аппарата выполняют следующие действия: