В строительных, монтажных и ремонтных работах применяется сварочный аппарат. Обычно конструкция приобретается в готовом виде, но можно сделать её и самому. В этом случае происходит значительная экономия денежных средств. Более того, этот процесс способен увлечь тех, кто любит заниматься изготовлением чего-то нового.

Соединения, электроды и обмотки

Для того чтобы собрать сварочный аппарат своими руками, необходимо определиться со схемой, на основе которой и будет проведена работа. Еще до начала основных работ стоит продумать, как будет питаться агрегат. Если напряжение большее, то использование аппарата может навредить здоровью человека.

Обычно для питания оборудования используют однофазную сеть в 220 В. В этом случае необходимо использование добавочной обмотки (специального балласта), с помощью которой осуществляется регулирование периодически изменяющегося электрического тока в период сварки.

До сборки сварочного инвертора своими руками необходимо приобретение:

• Трансформаторного магнитопровода.
• Выносных конденсаторных приспособлений.
• Переключателя режимов сварки.
• Нескольких видов обмоток (первичных, вторичных, добавочных).
• Регуляторных приспособлений, которые помогают установить оптимальный сварочный режим.
• Специальных датчиков тепла.
• Приспособления, которое звуками оповещает об оптимальном режиме работы.

Зачем использовать бетон

До того, как сделать инверторный сварочный аппарат своими руками, необходимо изготовить корпус. Он изготавливается из специально приготовленного бетона, отличающегося большой степенью пластичности. Этот материал способен быстро застыть и стать нужной формы.

Из мелкозернистого песка и цемента в определённых пропорциях изготовляется корпус. Следует взять 75 процентов песка, 20 процентов цемента. Помимо этих компонентов, необходимо добавить равное количество клея ПВА и стекловаты. Иногда клей заменяют водорастворимым латексным материалом.

Начинающие мастера считают, что агрегат своими руками достаточно легко собрать, в сравнении с созданием его корпуса. При последовательной работе конструкция собирается довольно быстро.

Корпус должен быть толщиной от 1 см. Проводят очистку сварочного аппарата с последующей его просушкой, после чего начинают изготавливать корпус. Дождавшись застывания бетона, проводят наружную обработку агрегата с помощью органического мономера.

Чтобы справиться с этой задачей, специалисты рекомендуют воспользоваться стиролом или метилметакрилатом. Они помогают выполнить термическую обработку поверхности устройства. В этой ситуации следует применить температуру выше 70 градусов по шкале Цельсия.

В результате мономерной полимеризации на поверхности корпуса агрегата образуется водонепроницаемый слой. Именно он защищает поверхность конструкция от влияния окружающей среды.

Простая конструкция

Для компоновки сварочного аппарата можно использовать неисправную бытовую технику. К примеру, можно воспользоваться вышедшей из строя микроволновой печью. Вместе с ней следует взять электропроводку, хомутики, деревянные детали и наконечники.

Взяв все эти компоненты можно за короткий срок даже при минимальных познаниях в области техники изготовить конструкцию аппарата для проведения точечных сварочных работ.

Детали внутри агрегата закрепляются саморезами, шайбами или скобами соответствующих размеров. Оптимально использование исправного трансформатора сломавшейся микроволновой печи, из которого своими руками изготавливается оборудование.

Процесс сборки

Начинают работу с удаления вторичной обмотки с трансформатора. Эта операция требует аккуратности. Она проводится угловым шлифовальным станком.

Далее проводят удаление с поверхности вторичной обмотки пластинчатого сердечника. После проведения операции на трансформаторе можно обнаружить отрезанные с двух сторон части. С их помощью работа будет более качественной. В идеале необходимо проследить, чтобы изолирующий слой на сердечнике был без каких-то дефектов.

Потом проводится крепление магнитного шунта. При его нормальном функционировании осуществляется работа сварочного аппарата, сделанного своими руками. Затем перематывают трансформатор, применяя толстый провод из медного материала. При повреждении сердечника необходим его ремонт. Если дефект минимальный, то участок изолируют.

На следующем этапе необходимо на деревянный брусок посадить трансформатор, закрепив верх и низ рабочей станции скобами. Если электроды прикреплены качественно, то лучше будет работать агрегат. При наличии дефектов в контактах сварить элементы будет сложно.

Фиксация электродов на верхней и нижней части бруска проводится саморезами. Потом к ним подсоединяют обмоточные провода. Необходимо правильно закрепить медные клеммы, воспользовавшись плоскогубцами, что обычно очень сложно для начинающих мастеров. Конструкция готова. Затем необходимо проверить, можно ли с помощью агрегата сварить что-либо, при этом важно следовать правилам техники безопасности.

Обычно собрать сварочный аппарат не представляет труда даже для тех людей, которые имеют минимальные познания в технике. Для этого можно воспользоваться пошаговой инструкцией с фото на всех этапах, которых существует большое количество на просторах Интернета.

Фото сварочных аппаратов своими руками

Без сварочного аппарата сложно обойтись в строительстве, монтаже и ремонте. Обычно приобретают оборудование в готовом виде. Однако можно пойти и другим путем: сделать самому сварочный аппарат, ведь самостоятельно изготовленное устройство позволит значительно сэкономить средства и станет увлекательным делом для тех, кто любит мастерить.

О способах соединения, обмотках и электроде

Существуют различные виды сварочных аппаратов. Наиболее распространенной ошибкой начинающих мастеров-умельцев является стремление сразу же изготовить сложное устройство. Схемы для производства сварочного аппарата легко найти в интернете, оптимальнее всего отдать предпочтение тому виду оборудования, изготовление которого не вызовет значительных затруднений и не займет много времени. Ремонт собственного сварочного аппарата не принесет больших проблем и значительных денежных трат для человека, изготовившего оборудование.

Сразу же возникает закономерный вопрос: какой сварочный аппарат лучше подойдет для работы в домашних условиях? Только малогабаритный. Оптимальным решением проблемы станет создание аппарата из уже имеющихся в распоряжении мастера-умельца устройств. Для работ потребуется трехфазный трансформатор. Первичные необходимо соединить. У сварочного аппарата это производится на магнитопроводе «треугольником». Такой метод применяется только для аппарата, который планируется подключать к трехфазной сети с напряжением 380/220 В.

Электропитание и специфика конструкции аппарата – та задача, на решение которой надо обратить внимание в первую очередь. Если питание и внутреннее устройство оборудования не соответствуют друг другу, это приведет к тому, что техника, на создание которой ушли силы и время, станет представлять опасность для жизни и здоровья человека. Если сварочный аппарат будет питаться от однофазной сети 220 В, соединение первичной обмотки трансформатора должно быть выполнено иначе. Крайние стержни магнитопроводов аппарата соединяют встречно-параллельным способом. Для такого сварочного аппарата применяется другой принцип скрепления вторичных обмоток: фиксированная схема.

Если устройство питается от однофазной сети 220 В, оно отличается и особенностями добавочной обмотки. Она накручена на все обмотки электропровода, которыми обладает сварочный аппарат. Для чего она нужна? Во время сварки происходят ступенчатые изменения сварочного тока. Им нужен балласт, чью роль выполняет добавочная обмотка. Ее отличительная черта: 40-50 витков. Для малогабаритного сварочного аппарата больше всего подойдет двухступенчатое регулирование электрического питания.

Новички часто неправильно выбирают размер электрода для устройства.

Для того чтобы самому сделать сварочный аппарат постоянного тока, необходим источник питания повышенной мощности, который способен преобразовывать номинальное напряжение обычной однофазной сети и обеспечивать постоянную величину соответствующего тока. Это необходимо для того, чтобы возникла и удерживалась нормальная электродуга.

Для источника питания повышенной мощности потребуются следующие составляющие:

1. Выпрямитель.
2. Инверторы.
3. Трансформатор тока и напряжения.
4. Регуляторы тока и напряжения (для улучшения качественных характеристик самой электродуги).
5. Вспомогательные устройства.

Есть простое правило, которое поможет сделать нужный выбор: чем сильнее электрическая сеть и толще электропроводка, тем большим должен быть электрод.
Основные составляющие сварочного аппарата:

1. Магнитопровод трансформатора.
2. Первичные обмотки.
3. Вторичные обмотки.
4. Добавочная обмотка.
5. Выносные конденсаторы.
6. Переключатель режимов сварки.
7. Контактный температурный датчик и сигнальное звуковое устройство.
8. Переключатели режимов сварки.

Вернуться к оглавлению

Зачем нужен бетон?

Корпус сварочного аппарата – немаловажный вопрос. Для изготовления корпусов подобного оборудования принято применять специально приготовленный бетон. Он должен иметь хороший показатель пластичности. Подойдет тот, что наиболее легко принимает нужную форму и застывает в максимально короткие сроки.

Для корпуса потребуются мелкозернистый песок и цемент. Первый должен составлять 75% от сухой смеси бетона, второй – ее пятую часть. Оставшиеся 5% сухой смеси – это клей ПВА и стекловата в соотношении 1:1. Вместо клея можно использовать водорастворимый латекс.

Многие начинающие мастера считают, что изготовить сварочный аппарат намного легче, чем выполнить его корпус. На самом деле нет ничего сложного, если совершать все действия последовательно. Главная ошибка – неправильно выбранная толщина корпуса, она не должна быть меньше 1 см. Сварочный аппарат необходимо очистить. Затем устройство просушивают и только тогда приступают к изготовлению корпуса. Когда бетон застыл, сварочный аппарат обязательно надо обработать снаружи. Для этого нужен органический мономер.

Для данной задачи подойдут стирол или метилметакрилат. Как только бетон пропитан мономером, необходимо выполнить термообработку поверхности. Температура для этих целей должна быть не менее 70 0 С. При этом происходит полимеризация мономера. В результате этой процедуры идет образование водонепроницаемого слоя на корпусе самого аппарата. После нее сварочный аппарат будет защищен от воздействия внешней среды.

Вернуться к оглавлению

Самый простой способ

Точечная сварка наиболее востребована в повседневном быту, но часто у человека просто нет времени на изготовление сложной внутренней части сварочного аппарата. Если она вызывает затруднения, можно прибегнуть к самому примитивному варианту решения вопроса. Проверьте: какая неисправная бытовая техника есть в доме.

Если сломалась микроволновая печь, не спешите ее выбрасывать – при наличии новой электропроводки, деревяшек, хомутиков и наконечников – аппарат для точечной сварки можно изготовить очень быстро.

Потребуются:

1. Шайбы.
2. Саморезы.
3. Скобы.

Они должны соответствовать предполагаемым размерам сварочного аппарата. Если у сломавшейся микроволновой печи трансформатор исправен, он и станет основой нового самодельного оборудования.

Сварочные аппараты для дома своими руками чаще всего создаются умельцами из подручных материалов.

Если у Вас нет возможности или желания покупать сварочный аппарат, то можно собрать его своими руками, используя готовые элементы.

Однако для ускорения процесса сборки могут использоваться готовые узлы, детали. Держатель для электродов также можно сделать собственными силами из имеющихся в арсенале домашнего мастера материалов.

Простейший аппарат для сварки

В хозяйстве домашнего мастера может обнаружиться понижающий трансформатор С-Б22, ИВ-10, ИВ-8, мощность которого равна 1-2 кВт. Он понижает напряжение с 220 В до 36 В, служит для питания электроинструмента.

Сварочные аппараты на основе подобных трансформаторов могут собираться даже при вышедшей из строя обмотке.

Сварочный аппарат изготавливается следующим образом:

С трансформатора необходимо убрать вторичную обмотку.

• с катушек удаляются вторичные обмотки без повреждения первичных;
• среднюю первичную катушку перематывают тем же проводом, создавая через 30 витков отводы общим количеством 8-10 шт. (для удобства лучше нумеровать каждую из них по мере создания);
• две крайние катушки заполняются многожильным кабелем (три 6-8 мм провода с тонкой фазой, на каждую катушку расходуется 12-13 м);
• медная труба диаметром 10-12 мм используется для клеммы для кабеля ВО (одна сторона обжимает провода, вторая расплющивается, сверлится под крепеж диаметром 10 мм);
• на верхней панели трансформатора крепеж М6 заменяется более мощным (М10), к ним крепятся клеммы ВО;
• из текстолита изготавливается плата с 10-ю отверстиями для ПО, в каждое отверстие вставляется крепеж М6.

Сварочные аппараты этой конструкции запитываются в сети 380/220 В. В первом случае последовательно соединяются ПО крайних, затем средней катушек. Во втором варианте крайние обмотки соединяются параллельно, средняя подсоединяется последовательно в эту же цепь. Отводы ВО сажают в клеммы текстолитовой пластины 1 — 10. Ток регулируется клеммами 1 — 10.

Большие объемы работ производить этим СА не рекомендуется (максимум 15 электродов «тройки»).

Для резки металла второй конец кабеля, ведущего к держателю, подключается к клемме резка (со стороны средней катушки ПО). Характеристики тока ВО соответствуют 60-120 А, в ПО ток всегда равен 25 А. При работе электродами «двойка» трансформатор не нагревается выше +70˚С, поэтому время работ не ограничено. Режимы сварки/резки переключают при отключенном рубильнике.

Вернуться к оглавлению

Аппарат для сварки из автомобильных аккумуляторов

Для того, чтобы изобрести дизель-генератор для сварочного аппарата, необходимо в определенной последовательности соединить пару аккумуляторов.

Сварочный аппарат серьезно нагружает бытовую электросеть, обеспечивая скачок напряжения в 30 В при нагрузке 3,5 кВт. Вместо приобретения сварочного дизель-генератора умельцы создали оригинальную схему прибора, основой которой являются 3-4 последовательно соединенных АБ от легкового автомобиля. Емкость каждого из них должна быть не меньше 55-190 А/час, для объединения в общую цепь необходимо использовать надежные зажимы.

Данная схема незаменима в полевых условиях, так как выручат даже б/у аккумуляторы, доставленные к объекту силами легкового ТС. Необходимо учитывать сильный нагрев корпусов АБ уже после нескольких часов работы, ежедневно проверять уровень, плотность электролита при постоянном использовании. В жару из электролита интенсивно испаряется вода, поэтому контролирующие приборы (ареометр), дистиллированную воду, кислоту следует держать под рукой.

Сварочные аппараты этого типа достаточно ставить на ночную подзарядку, подключая соответствующее устройство в общую цепь, чтобы заряжались все АБ сразу. При сварке электродами диаметром 3 мм рабочий ток не больше 90-120 А, что не превышает половину мощности. Электролит не вскипает за счет высокой теплоемкости. Выходное напряжение полностью зависит от количества подключенных в цепь аккумуляторов, составляет 42-54 В.

Вернуться к оглавлению

Самодельный тороидальный сварочный аппарат

П-образные, Ш-образные трансформаторы значительно уступают тороидам в массогабаритном соотношении. Тороидальный сварочный аппарат в полтора раза легче Ш-образного аналога, однако основная трудность при самостоятельном изготовлении кроется в отсутствии необходимого железа. Умельцы делятся рекомендациями по изготовлению трансформатора из промышленного СА, отработавшего положенный ресурс. Аналогичной заменой послужит трансформатор ТСА 310 либо ТС 270. Его П-образные пластины «половинят» зубилом, правят на наковальне.

Сварочные аппараты этого типа собраны из пластин 45 х 9 см:

• пластинчатый клепаный обруч диаметром 26 см наполняется пластинами встык друг к другу (работа выполняется вдвоем, напарник фиксирует набираемый сердечник, предотвращая распрямление пластин);
• при достижении внутреннего диаметра конструкции 12 см набор прекращается;
• из электрокартона вырезаются детали: полоса шириной 9 см, кольца с внутренним диаметром 11 см, внешним 27 см;
• кольца прикладываются к боковым сторонам конструкции, собранной на первом этапе, обматываются матерчатой изолентой;
• обмотка I укладывается на изоленту — 170 оборотов (для 220 В) провода диаметром 2 мм марки ПЭВ-2;
• обмотка II укладывается поверх нее — 30 витков проводом диаметром 15-20 мм марки ПЭВ-3;
• обмотка III — 30 оборотов проводом марки МГТФ 0,35;
• изоляция друг от друга тесьмой, ПО проверяется на ток ХХ: если он меньше 1-2 А, отматывается несколько витков, при величине тока ХХ больше 2 А добавляется два оборота.

Данный сварочный аппарат имеет оригинальную схему управления в виде фазового регулятора. Напряжение, снятое с обмотки III, выпрямляется диодным мостиком. Конденсатор заряжается через резисторы до 6 В, затем происходит пробой через динистор, собранный из тиристора, стабилитрона. Открывается диод с тиристором. Последний резистор в схеме ограничивает ток, при отрицательной волне переменного тока открываются ответные тиристор, диод. Сварочные аппараты такой конструкции отстраиваются резистором.

Для создания сварочного аппарата необходимы резисторы мощностью от 10 Вт.

В схеме использованы:

• диоды на ток 160-250 А, закрепленные на радиаторах с площадью от 100 см 2;
• конденсатор К50-6;
• резисторы мощностью от 10 Вт;
• тиристоры КУ202 либо КУ201.

Сварочный аппарат уверенно варит электродами диаметром 4 мм, режет металл. Держатель для него можно сделать самостоятельно из равнополочного уголка длиной 10 см (полки по 2 см). В 1 см от края уголка в самом углу сверлится отверстие диаметром 4,1 мм, через которое новым электродом можно выталкивать сгоревший электрод. Нижняя часть полок заужается по руке сварщика. Во внутренний угол вваривается проволока, отогнутая от него вертикально вверх. Снизу на конструкцию надевается кусок резинового шланга. При работе электрод вставляется между краями уголка, прижимается к ним куском приваренной проволоки.

В любой мастерской по обработке металла очень удобно работать, если под рукой есть сварочный аппарат. С его помощью можно надежно соединять металлические детали или конструкции, вырезать отверстия, а то и просто разрезать заготовки в нужном месте.

Такой полезный инструмент можно сделать своими руками, главное, во всем хорошенько разобраться, а мастерство делать красивый и надежный шов, придет с опытом.

Переменный выходной ток

Дома, на даче, на производстве чаще всего встречаются именно такие аппараты. Многие фото сварочного оборудования показывает, что оно сделано своими руками.

Самые главные составляющие для такого аппарата – это провод для двух обмоток и сердечник для них. Фактически – это трансформатор для понижения напряжения.

Размеры провода

Аппарат будет довольно хорошо работать при напряжении на выходе 60 вольт и током до 160 ампер. Расчеты показывают, что для первичной обмотки нужно взять медный провод сечением 3, а лучше 7 квадратных миллиметров. Для алюминиевого провода сечение должно быть больше в 1,6 раза.

Изоляцию проводов необходимо использовать тканевую потому, что провода в процессе работы сильно нагреваются и пластик просто расплавится.

Укладывать первичную обмотку нужно очень тщательно и аккуратно потому, что она имеет много витков и находится в зоне высокого напряжения. Желательно, чтобы провод был без разрывов, но если нужной длины нет под рукой, то куски необходимо надежно соединить и спаять.

Вторичная обмотка

Для вторичной обмотки можно брать медь, а можно алюминий. Провод может быть как одножильным, так и состоящим из нескольких проводников. Сечение от 10 до 24 квадратных миллиметров.

Очень удобно наматывать катушку отдельно от сердечника, например на деревянную заготовку, а потом набирать пластины из трансформаторной стали в готовую, надежно изолированную обмотку.

Многожильный провод

Как сделать многожильный провод подходящего сечения для сварочного аппарата? Есть такой способ. На расстоянии 30 метров (больше или меньше, в зависимости от расчетов) надежно крепятся два крюка. Между ними натягивается нужное количество тонкого провода, из которого будет составлен многожильный проводник. Потом один конец снимается с крюка и вставляется в электродрель.

На малых оборотах пучок проводов равномерно закручивается, его общая длина будет несколько уменьшаться. Концы провода зачистить (отдельно каждую жилу), залудить и хорошенько пропаять. Затем изолировать весь провод, желательно изоляционным материалом на текстильной основе.

Сердечник

Хорошие характеристики показывают самодельные сварочные аппараты на основе сердечников из трансформаторной стали. Они набираются из пластин толщиной 0,35-0,55 миллиметров.

Важно правильно подобрать размер окна в сердечнике, чтобы в него поместились обе катушки, и площадь в разрезе (его толщина) была 35-50 квадратных сантиметров. По углам готового сердечника устанавливаются болты, а гайками все плотно стягивается.

Первичная обмотка состоит из 215 витков. Для возможности регулирования сварочного тока готового аппарата можно сделать выводы от намотки на 165 и 190 витках.

Все контакты крепятся на пластине из изоляционного материала и подписываются. Схема такова: чем больше витков катушки, тем больше ток на выходе. Вторичная обмотка состоит из 70 витков.

Инвертор

Своими руками можно собрать еще один сварочный прибор – это инвертор. У него есть ряд положительных отличий от трансформатора. Самое первое, что бросается в глаза, – его небольшой вес. Всего несколько килограммов. Можно работать, не снимая аппарат с плеча. Затем, рабочий постоянный ток, это позволяет создавать более аккуратный шов, да и дуга не так скачет. Проще работать начинающим сварщикам.

Детали для сборки такого аппарата продаются в магазинах и на рынке. Необходимо лишь знать маркировку. Особого внимания требует качество транзисторов потому, что они находятся в самой напряженной области конструкционной схемы инвертора. Для охлаждения прибора используют принудительную вентиляцию в виде охлаждающих радиаторов и вытяжных вентиляторов.

Таким образом, если составить каталог самодельных сварочных аппаратов, то получится длинный список из трансформаторов различной конструкции, инверторов, сварочных полуавтоматов и автоматов. Такие приборы позволяют работать с чугуном и сталью, алюминием и медью, нержавейкой и тонким листовым железом.

Надежность и долговечность их работы зависит от точности расчетов, наличия материалов, деталей, правильности сборки, а также от соблюдения правил безопасности на всех этапах создания и эксплуатации подобных приборов.

Фото сварочного аппарата в домашних условиях

Рисунок 1. Схема мостового выпрямителя для сварочного аппарата.

Сварочные аппараты бывают постоян­ного и переменного тока.

С.А. постоянного тока используются при сварке на малых токах тонколисто­вого металла (кровельная сталь, автомо­бильная и т.д.). Сварочная дуга на посто­янном токе более устойчива, возможна сварка на прямой и обратной полярнос­ти. На постоянном токе можно варить электродной проволокой без обмазки и электродами, предназначенными для сварки, как на постоянном токе, так и на переменном. Для придания устойчивости горения дуги на малых токах желательно иметь повышенное напряжение холостого хода Uxxсварочной обмотки (до 70 - 75 В). Для выпрямления переменного тока используются простейшие «мостовые» выпрямители на мощных диодах с ради­аторами охлаждения (рис. 1).

Для сглаживания пульсаций напряже­ния один из выводов С.А. А подсоединяют к держателю электродов через дроссель L1, представляющий собой катушку из 10 - 15 витков медной шины сечением S = 35 мм 2, намотанной на любом сердеч­нике, например, от . Для выпрямления и плавного регули­рования сварочного тока используются более сложные схемы с использованием мощных управляемых тиристоров. Одна из возможных схем на тиристорах типа Т161 (Т160) приведена в статье А.Чернова «И зарядит и приварит» (Моделист-конструктор, 1994, № 9). Преимущества ре­гуляторов постоянного тока - в их уни­версальности. Диапазон изменения ими напряжений составляет 0,1-0,9 Uxx, что позволяет использовать их не только для ­плавной регулировки тока сварки, но и для зарядки аккумуляторных батарей, питания электронагревательных элементов и других целей.

Рисунок 2. Схема падающей внешней характеристики сварочного аппарата.

Рис. 1. Мостовой выпрямитель для сварочного аппарата. Показано подключение С.А. для свар­ки тонколистового металла на "обратной" по­лярности - "+" на электроде, "-" на свари­ваемой детали U2: - выходное переменное на­пряжение сварочного аппарата

Сварочные аппараты переменного тока применяются при сварке электрода­ми, диаметр которых более 1,6 - 2 мм, а толщина свариваемых изделий - более 1,5 мм. При этом ток сварки значителен (десятки ампер) и дуга горит достаточно устойчиво. Используются электроды, предназначенные для сварки только на переменном токе. Для нормальной работы сварочного аппарата необходимо:

1. Обеспечить выходное напряжение для надежного зажигания дуги. Для лю­бительского С.А. Uxx = 60 - 65в. Более вы­сокое выходное напряжение холостого хода не рекомендуется, что связано в ос­новном с обеспечением безопасности ра­боты (Uxxпромышленных сварочных ап­паратов - до 70 - 75 В).
2. Обеспечить напряжение сварки Uсв, необходимое для устойчивого горения дуги. В зависимости от диаметра электро­да - Uсв =18 - 24в.
3. Обеспечить номинальный свароч­ный ток Iсв = (30 - 40) dэ, где Iсв- вели­чина сварочного тока, А; 30 - 40 - коэф­фициент, зависящий от типа и диаметра электрода; dэ - диаметр электрода, мм.
4. Ограничить ток короткого замыка­ния Iкз, величина которого не должна пре­вышать номинальный сварочный ток более чем на 30 - 35%.

Устойчивое горение дуги возможно в том случае, если сварочный аппарат будет обладать падающей внешней характерис­тикой, которая определяет зависимость между силой тока и напряжением в сва­рочной цепи (рис. 2).

С.А. показывает, что для грубого (ступен­чатого) перекрытия диапазона сварочных токов необходима коммутация как пер­вичных обмоток, так и вторичных (что конструктивно более сложно из-за боль­шого протекающего в ней тока). Кроме того, для плавного изменения тока сварки в пределах выбранного диапазона используются механические устройства переме­щения обмоток. При удалении сварочной обмотки относительно сетевой увеличи­ваются магнитные потоки рассеивания, что приводит к снижению тока сварки.

Рисунок 3. Схема магнитопровода стержневого типа.

Конструируя любительский С.А., не следует стремиться к полному перекры­тию диапазона сварочных токов. Целесо­образно на первом этапе собрать свароч­ный аппарат для работы с электродами диаметром 2 - 4 мм, а на втором этапе, в случае необходимости работы на малых токах сварки, дополнить его отдельным выпрямительным устройством с плавным регулированием сварочного тока. Любительские сварочные аппараты должны удовлетворять ряду требований, основные из которых следующие: отно­сительная компактность и небольшой вес; достаточная продолжительность работы (не менее 5 - 7 электродов dэ = 3 - 4 мм) от сети 220в.

Вес и габариты аппарата могут быть снижены благодаря уменьше­нию его мощности, а увеличение продол­жительности работы - благодаря исполь­зованию стали с высокой магнитной про­ницаемостью и теплостойкой изоляции обмоточных проводов. Эти требования несложно выполнить, зная основы кон­струирования сварочных аппаратов и при­держиваясь предлагаемой технологии их изготовления.

Рис. 2. Падающая внешняя характеристика сварочного аппарата: 1 - семейство характе­ристик для различных диапазонов сварки; Iсв2, Iсвз, Iсв4 - диапазоны токов сварки для электродов диаметром 2, 3 и 4 мм соответст­венно; Uxx- напряжение холостого хода СА. Iкз - ток короткого замыкания; Ucв -диапазон напряжений сварки (18 - 24 В).

Рис. 3. Магнитопровод стержневого типа: а - пластины Г-образной формы; б - пластины П-образной формы; в - пластины из полос трансформаторной стали; S =axb- площадь поперечного сечения сердечника (керна), см 2 с, d- размеры окна, см.

Итак, выбор типа сердечника. Для изготовления сварочных аппара­тов используют в основном магнитопроводы стержневого типа, поскольку в ис­полнении они более технологичны. Сер­дечник набирают из пластин электротех­нической стали любой конфигурации тол­щиной 0,35- 0,55 мм, стянутых шпиль­ками, изолированными от сердечника (рис. 3). При подборе сердечника необ­ходимо учитывать размеры "окна", чтобы поместились обмотки сварочного аппара­та, и площадь поперечного сечения сер­дечника (керна) S =axb, см 2 . Как пока­зывает практика, не следует выбирать ми­нимальные значения S = 25 - 35 см, по­скольку сварочный аппарат не будет об­ладать требуемым запасом мощности и качественную сварку получить будет труд­но. Да и перегрев сварочного аппарата после непродолжительной работы также неизбежен.

Рисунок 4. Схема магнитопровода тороидального типа.

Сечение сердечника должно состав­лять S = 45 - 55 см 2 . Сварочный аппарат будет несколько тяжелее, но не подведет! Все большее распространение получа­ют любительские сварочные аппараты на сердечниках тороидального типа, которые обладают более высокими электротехни­ческими характеристиками, примерно в 4 - 5 раз выше, чем у стержневого, а электропотери невелики. Трудозатраты на их изготовление более значительны и свя­заны в первую очередь с размещением обмоток на торе и сложностью самой на­мотки.

Однако при правильном подходе они дают хорошие результаты. Сердечни­ки изготовляют из ленточного трансфор­маторного железа, свернутого в рулон в форме тора. Примером может служить сердечник из автотрансформатора «Латр» на 9 А. Для увеличения внутреннего диа­метра тора («окна») с внутренней стороны отматывают часть стальной ленты и на­матывают на внешнюю сторону сердеч­ника. Но, как показывает практика, одно­го «Латра» недостаточно для изготовления качественного С.А. (мало сечение S). Даже после работы с 1 - 2 электродами диамет­ром 3 мм он перегревается. Возможно ис­пользование двух подобных сердечников по схеме, описанной в статье Б.Соколова «Сварочный малыш» (Сам, 1993, № 1), или изготовление одного сердечника путем перемотки двух (рис. 4).

Рис. 4. Магнитопровод тороидального типа: 1.2 - сердечник автотрансформатора до и после перемотки; 3 конструкция С.А. на базе двух тороидальных сердечников; W1 1 W1 2 - сетевые обмотки, включенные параллельно; W 2 - сварочная обмотка; S =axb- площадь поперечного сечения сердечника, см 2 , с, d- внутренний и внешний диаметры тора, см; 4 - электрическая схема С.А. на базе двух со­стыкованных тороидальных сердечников.

Особого внимания заслуживают люби­тельские С.А., изготовленные на базе ста­торов асинхронных трехфазных электро­двигателей большой мощности (более 10 кВт). Выбор сердечника определяется площадью поперечного сечения статора S. Штампованные пластины статора не в полной мере соответствуют параметрам электротехнической трансформаторной стали, поэтому уменьшать сечение S менее 40 - 45 см нецелесообразно.

Рисунок 5. Схема крепления выводов обмоток СА.

Статор освобождают от корпуса, уда­ляют из внутренних пазов статорные об­мотки, срубают зубилом перемычки пазов, защищают внутреннюю поверх­ность напильником или абразивным кру­гом, скругляют острые кромки сердечни­ка и обматывают его плотно, с перекры­тием хлопчатобумажной изоляционной лентой. Сердечник готов для намотки об­моток.

Выбор обмоток. Для первичных (сете­вых) обмоток лучше использовать специ­альный медный обмоточный провод в х.б. (стеклотканевой) изоляции. Удовлетвори­тельной теплостойкостью обладают также провода в резиновой или резинотканевой изоляции. Непригодны для работы при повышенной температуре (а это уже за­кладывается в конструкцию любительско­го С.А.) провода в полихлорвиниловой (ПХВ) изоляции из-за возможного ее рас­плавления, вытекания из обмоток и их короткого замыкания. Поэтому полихлор­виниловую изоляцию с проводов необхо­димо либо снять и обмотать провода по всей длине х.б. изоляционной лентой, либо не снимать, а обмотать провод по­верх изоляции. Возможен и другой про­веренный на практике способ намотки. Но об этом ниже.

При подборе сечения обмоточных про­водов с учетом специфики работы С.А. (пе­риодический) допускаем плотность тока 5 А/мм 2 . При токе сварки 130 - 160 А (электрод dэ = 4 мм) мощность вторичной обмотки составит Р 2 =Iсв х 160x24 = 3,5 - 4 кВт, мощность первичной обмот­ки с учетом потерь составит порядка 5- 5,5 кВт, а следовательно, максимальный ток первичной обмотки может достигать 25 А. Следовательно, сечение провода пер­вичной обмотки S 1 должно быть не менее 5 - 6 мм. На практике желательно ис­пользовать провод сечением 6 - 7 мм 2 . Либо это прямоугольная шина, либо мед­ный обмоточный провод диаметром (без изоляции) 2,6 - 3мм. (Расчет по известной формуле S = пиR 2, где S- площадь круга, мм 2 пи = 3,1428; R- радиус круга, мм.) При недостаточном сечении одного провода возможна намотка в два. При ис­пользовании алюминиевого провода его се­чение необходимо увеличить в 1,6 - 1,7 раза. Можно ли уменьшить сечение провода сетевой обмотки? Да, можно. Но при этом С.А. потеряет требуемый запас мощности, будет нагреваться быстрее, да и рекомен­дуемое сечение керна S = 45 - 55 см в этом случае будет неоправданно велико. Число витков первичной обмотки W 1 определяется из следующего соотноше­ния: W 1 = [(30 - 50):S] х U 1 где 30-50 - постоянный коэффициент; S- сечение керна, см 2 , W 1 = 240 витков с отводами от 165, 190 и 215 витков, т.е. через каждые 25 витков.

Рисунок 6. Схема способов намотки обмоток СА на сердечнике стержневого типа.

Большее количество отводов сетевой обмотки, как показывает практика, неце­лесообразно. И вот почему. За счет умень­шения числа витков первичной обмотки увеличивается как мощность С.А., так и Uxx, что приводит к повышению напря­жения горения дуги и ухудшению каче­ства сварки. Следовательно, только изме­нением числа витков первичной обмотки добиться перекрытия диапазона свароч­ных токов без ухудшения качества сварки нельзя. Для этого необходимо предусмот­реть переключение витков вторичной (сварочной) обмотки W 2.

Вторичная обмотка W 2 должна содер­жать 65 - 70 витков медной изолирован­ной шины сечением не менее 25 мм (лучше сечением 35 мм). Вполне подой­дет и гибкий многожильный провод (на­пример, сварочный) и трехфазный сило­вой многожильный кабель. Главное, се­чение силовой обмотки не должно быть меньше требуемого, а изоляция - тепло­стойкой и надежной. При недостаточном сечении провода возможна намотка в два и даже в три провода. При использовании алюминиевого провода его сечение необ­ходимо увеличить в 1,6 - 1,7 раза.

Рис. 5. Крепление выводов обмоток СА: 1 - корпус СА; 2 - шайбы; 3 - клеммный болт; 4 - гайка; 5 - медный наконечник с проводом.

Трудность приобретения переключате­лей на большие токи, да и практика по­казывают, что наиболее просто выводы сварочной обмотки завести через медные наконечники под клеммные болты диа­метром 8 - 10 мм (рис. 5). Медные наконечники изготавливают из медных трубок подходящего диаметра длиной 25 - 30 мм и крепят на проводах опрессовкой и желательно пропайкой. Особо остановимся на порядке намот­ки обмоток. Общие правила:

1. Намотка должна производиться по изолированному керну и всегда в одном направлении (например, по часовой стрелке).
2. Каждый слой обмотки изолируют слоем х.б. изоляции (стеклоткани, элек­трокартона, кальки), желательно с про­питкой бакелитовым лаком.
3. Выводы обмоток залуживают, мар­кируют, закрепляют х.б. тесьмой, на вы­воды сетевой обмотки дополнительно на­девают х.б. кембрик.
4. В случае сомнений в качестве изо­ляции намотку можно проводить с ис­пользованием х/б шнура как бы в два про­вода (автор использовал х.б. нить для ры­боловства). После намотки одного слоя обмотку с х.б. нитью фиксируют клеем, лаком и т.д. и после высыхания наматы­вают следующий ряд.

Рисунок 7. Схема способов намотки обмоток СА на сердечнике тороидального типа.

Рассмотрим порядок расположения обмоток на магнитопроводе стержневого типа. Сетевую обмотку можно располо­жить двумя основными способами. Пер­вый способ позволяет получить более «жесткий» режим сварки. Сетевая обмот­ка в этом случае состоит из двух одина­ковых обмоток W 1 W 2, расположенных на разных сторонах сердечника, соеди­ненных последовательно и имеющих оди­наковое сечение проводов. Для регули­ровки выходного тока на каждой из об­моток сделаны отводы, которые попарно замыкаются (рис. 6а,в).

Второй способ предусматривает намот­ку первичной (сетевой) обмотки на одной из сторон сердечника (рис. 6 в,г). В этом случае СА обладает крутопадающей ха­рактеристикой, варит «мягко», длина дуги меньше влияет на величину сварочного тока, а следовательно, и на качество свар­ки. После намотки первичной обмотки СА необходимо проверить на наличие короткозамкнутых витков и правильность вы­бранного числа витков. Сварочный транс­форматор включают в сеть через плавкий предохранитель (4 - 6А) и желательно ам­перметр переменного тока. Если предо­хранитель сгорает или сильно греется, то это явный признак короткозамкнутого витка. Следовательно, первичную обмот­ку придется перемотать, обратив особое внимание на качество изоляции.

Рис. 6. Способы намотки обмоток СА на сер­дечнике стержневого типа: а - сетевая обмот­ка на двух сторонах сердечника; б - соответ­ствующая ей вторичная (сварочная) обмотка, включенная встречно-параллельно; в - сете­вая обмотка на одной стороне сердечника; г - соответствующая ей вторичная обмотка, включенная последовательно.

Если сварочный аппарат сильно гудит, а потребляемый ток превышает 2 - 3 А, то это означает, что число первичной об­мотки занижено и необходимо подмотать еще некоторое количество витков. Ис­правный СА потребляет ток холостого хода не более 1 - 1,5 А, не греется и гудит не сильно. Вторичную обмотку СА всегда нама­тывают на двух сторонах сердечника. Для первого способа намотки вторичная об­мотка также состоит из двух одинаковых половин, включенных для повышения ус­тойчивости горения дуги (рис. 6) встречно-параллельно, а сечение провода можно взять несколько меньше - 15 - 20 мм 2 .

Рисунок 8. Схема подключения измерительных приборов.

Для второго способа намотки основная сварочная обмотка W 2 1 наматывается на свободной от обмоток стороне сердечника и составляет 60 - 65% от общего числа витков вторичной обмотки. Она служит в основном для поджига дуги, а во время сварки, за счет резкого увеличения маг­нитного потока рассеивания, напряжение на ней падает на 80 - 90%. Дополнитель­ная сварочная обмотка W 2 2 наматывается поверх первичной. Являясь силовой, она поддерживает в требуемых пределах на­пряжение сварки, а следовательно, и сва­рочный ток. Напряжение на ней падает в режиме сварки на 20 - 25% относительно напряжения холостого хода. После изготовления С.А необходимо провести его настройку и проверку каче­ства сварки электродами различного диа­метра. Процесс настройки заключается в следующем. Для измерения сварочного тока и напряжения необходимо приобрес­ти два электроизмерительных прибора - амперметр переменного тока на 180- 200 А и вольтметр переменного тока на 70 - 80в.

Рис. 7. Способы намотки обмоток СА на сер­дечнике тороидального типа: 1.2 - равномер­ная и секционная намотка обмоток соответст­венно: а - сетевая б - силовая.

Схема их подключения показана на рис. 8. При сварке различными электродами снимают значения тока сварки - Iсв и напряжения сварки Uсв, которые долж­ны быть в требуемых пределах. Если сва­рочный ток мал, что бывает чаще всего (электрод липнет, дуга неустойчивая), то в этом случае либо переключением пер­вичной и вторичной обмоток устанавли­вают требуемые значения, либо перерас­пределяют количество витков вторичной обмотки (без их увеличения) в сторону увеличения числа витков, намотанных по­верх сетевой обмотки. После сварки можно сделать разлом или распиливание кромок свариваемых изделий, и сразу станет ясно качество сварки: глубина провара и толщина на­плавленного слоя металла. По результатам измерений полезно со­ставить таблицу.

Рисунок 9. Схема измерителей напряжения и тока сварки и конструкция трансформатора тока.

Исходя из данных таблицы, выбирают оптимальные режимы сварки для элек­тродов различного диаметра, помня о том, что при сварке электродами, например, диаметром 3 мм, электродами диаметром 2 мм можно резать, т.к. ток резки больше сварочного на 30 -25%. Трудность покупки измерительных приборов, рекомендованных выше, за­ставила автора при бегнуть к изготовле­нию измерительной схемы (рис. 9) на ба­зе наиболее распространенного милли­амперметра постоянного тока на 1-10 мА. Она состоит из измерителей напряжения и тока, собранных по мостовой схеме.

Рис. 9. Принципиальная схема измерителей напряжения и тока сварки и конструкция трансформатора тока.

Измеритель напряжения подключают к выходной (сварочной) обмотке С.А. На­стройку осуществляют с помощью лю­бого тестера, которым контролируют выходное напряжение сварки. С помо­щью переменного сопротивления R.3 стрелку прибора устанавливают на ко­нечное деление шкалы при максималь­ном значении UxxШкала измерителя напряжения достаточно линейна. Для большей точности можно снять две - три контрольные точки и проградуировать измерительный прибор на измерение напряжений.

Более сложно настроить измеритель тока, поскольку он подключается к само­стоятельно изготовленному трансформа­тору тока. Последний представляет собой сердечник тороидального типа с двумя об­мотками. Размеры сердечника (внешний диаметр 35-40 мм) принципиального значения не имеют, главное, чтобы умес­тились обмотки. Материал сердечника - трансформаторная сталь, пермаллой или феррит. Вторичная обмотка состоит из 600 - 700 витков медного изолированного провода марки ПЭЛ, ПЭВ, лучше ПЭЛШО диаметром 0,2 - 0,25 мм и под­ключена к измерителю тока. Первичная об­мотка - это силовой провод, проходящий внутри кольца и подключаемый к клемному болту (рис. 9). Настройка измерителя тока заключается в следующем. К силовой (сварочной) обмотке С.А. подключают ка­либрованное сопротивление из толстой нихромовой проволоки на 1 - 2 сек (сильно греется) и измеряют напряжение на выходе С.А. По определяют ток, протекающий в сварочной обмотке. Например, при подключении Rн = 0,2ом Uвых = 30в.

Отмечают точку на шкале прибора. Трех - четырех измерений с различными R H до­статочно, чтобы откалибровать измери­тель тока. После калибровки приборы ус­танавливают на корпус С.А, пользуясь об­щепринятыми рекомендациями. При сварке в различных условиях (сильная или слаботочная сеть, длинный или короткий подводящий кабель, его се­чение и т.д.) переключением обмоток на­страивают С.А. на оптимальный режим сварки, и далее переключатель можно ус­тановить в нейтральное положение. Несколько слов о контактно-точечной сварке. К конструированию С.А. данного типа предъявляется ряд специфических требований:

1. Мощность, отдаваемая в момент сварки, должна быть максимальной, но не более 5-5,5 кВт. В этом случае потреб­ляемый из сети ток не превысит 25 А.
2. Режим сварки должен быть «жест­ким», а следовательно, намотка обмоток С.А. должна проводиться по первому ва­рианту.
3. Токи, протекающие в сварочной об­мотке, достигают значений 1500-2000 А и выше. Следовательно, напряжение свар­ки должно быть не более 2-2,5в, а на­пряжение холостого хода - 6-10в.
4. Сечение проводов первичной обмот­ки не менее 6-7 мм, а сечение вторич­ной обмотки не менее 200 мм. Достигают такого сечения проводов путем намотки 4-6 обмоток и их последующего парал­лельного соединения.
5. Дополнительных отводов от первич­ной и вторичной обмоток делать нецеле­сообразно.
6. Число витков первичной обмотки можно взять минимально расчетное в связи с кратковременностью работы С.А.
7. Сечение сердечника (керна) менее 45-50 см брать не рекомендуется.
8. Сварочные наконечники и подвод­ные кабели к ним должны быть медными и пропускать соответствующие токи (диа­метр наконечников 12-14 мм).

Особый класс любительских С.А. пред­ставляют аппараты, изготовленные на базе промышленных осветительных и дру­гих трансформаторов (2-3 фазных) на выходное напряжение 36в и мощностью не менее 2,5-3 кВт. Но прежде чем брать­ся за переделку, необходимо измерить се­чение керна, которое должно быть не менее 25 см, и диаметры первичной и вторичной обмоток. Вам сразу станет ясно, чего можно ждать от переделки дан­ного трансформатора.

И в заключение несколько технологи­ческих советов.

Подключение сварочного аппарата к сети должно производиться проводом се­чением 6-7 мм через автомат на ток 25- 50 А, например АП-50. Диаметр электрода в зависимости от толщины свариваемого металла можно выбрать, исходя из следующего соотноше­ния: da= (1-1,5)L, где L- толщина сва­риваемого металла, мм.

Длина дуги выбирается в зависимости от диаметра электрода и в среднем равна 0,5-1,1 d3. Рекомендуется выполнять сварку короткой дугой 2-3 мм, напряже­ние которой равно 18-24 В. Увеличение длины дуги приводит к нарушению ста­бильности ее горения, повышению потерь на угар и разбрызгиванию, снижению глу­бины проплавления основного металла. Чем длиннее дуга, тем выше напряжение сварки. Скорость сварки выбирает свар­щик в зависимости от марки и толщины металла.

При сварке на прямой полярности плюс(анод) подсоединяют к детали и минус (катод) - к электроду. Если необ­ходимо, чтобы на детали выделялось меньшее количество тепла, например, при сварке тонколистовых конструкций, при­меняют сварку на обратной полярности (рис. 1). В этом случае минус (катод) при­соединяют к свариваемой детали, а плюс(анод) - к электроду. При этом не только обеспечивается меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется про­цесс расплавления электродного металла за счет более высокой температуры анод­ной зоны и большего подвода тепла.

Сварочные провода присоединяют к СА через медные наконечники под клеммные болты с наружной стороны корпуса сварочного аппарата. Плохие контактные соединения снижают мощностные характеристики СА, ухудшают качество сварки и могут вызвать их пере­грев и даже возгорание проводов. При небольшой длине сварочных про­водов (4-6 м) сечение их должно быть не менее 25 мм. При выполнении сварочных работ не­обходимо соблюдать правила пожарной и электробезопасности при работе с электро­приборами.

Сварочные работы следует вести в специальной маске с защитным стеклом марки С5 (на токи до 150-160 А) и рукавицах. Все переключения СА вы­полнять только после отключения свароч­ного аппарата от сети.

---