Как использовать сварочный инвертор для точечной сварки. Контактная сварка из инвертора. Самодельный аппарат из микроволновой печи

04.03.2020

Содержание:

Довольно часто возникает потребность в проведении сварочных работ в домашних условиях. Как правило, это небольшие объемы, выполняемые от случая к случаю. Поскольку сварочные аппараты заводского изготовления стоят очень дорого, многие мастера предпочитают изготавливать их различными способами из подручных материалов. Неплохим вариантом заводского аналога считается контактная сварка своими руками из инвертора, обеспечивающая высокое качество работ за сравнительно низкую себестоимость.

Устройство и принцип работы контактной сварки

Принцип действия любого точечного сварочного аппарата заключается в нагревании электротоком в определенных местах металлических деталей, их последующем расплавлении, смешивании между собой и застывании. В результате, в местах застывания обоих металлов образуется сварочный шов. В процессе работы обе детали надежно сжимаются и фиксируются электродами, на которые подается электрический ток.

Для выполнения контактной сварки в домашних условиях потребуются мощные источники питания, что может привести к перегреванию и выходу из строя бытовой электропроводки. В связи с этим рекомендуется заранее проверить состояние проводки и заменить ее, если это необходимо.

При выполнении точечной сварки две заготовки соединяются между собой по прилегающим краям. Данный способ очень эффективен для работы с небольшими деталями, тонкими металлическими листами и прутками, диаметром до 5 мм.

Соединение поверхностей выполняется одним из трех способов:

При использовании метода оплавления все детали, предназначенные для сварки, соединяются и нагреваются действием электрического тока до их расплавления. Данная технология широко используется в работе с цветными металлами, низкоуглеродистыми сталями, латунными и медными заготовками. В других областях этот метод применяется крайне редко из-за высоких требований к температурному режиму и отсутствию примесей в местах соединений. Точно так же работает и самодельная контактная сварка из сварочного аппарата.
Непрерывная сварка заготовок методом оплавки выполняется с применением сварочных клещей. Соединение деталей происходит в момент включения тока. После оплавления краев монтируемых деталей, выполняется их осадка, а подача тока прекращается. Данным способом свариваются тонкостенные трубопроводы и заготовки с различной структурой. Основным недостатком этого метода является вероятность вытекания металла из сварочного шва и появление угарного газа.
Третий способ представляет собой прерывистую оплавку, при выполнении которой обеспечивается поочередное плотное или ослабленное соприкосновение заготовок. Сварочная линия замыкается в области соединения зажимными клещами до поднятия их температуры к отметке 950 градусов. Данный метод применяется, если мощность сварочного устройства изначально недостаточна для выполнения непрерывной оплавки.

Подготовка деталей и сборка точечной сварки

Стандартная конструкция контактного сварочного аппарата состоит из силовой части, автоматического выключателя и защитного устройства. В свою очередь силовая часть включает в себя сварочный трансформатор и тиристорный пускатель, с помощью которых подключается первичная обмотка. Весь инвертор целиком не понадобится для самодельного сварочного аппарата, из него необходимо лишь взять основные детали. Это трансформатор с блоком питания, система управления и выключатель.

При изготовлении точечной сварки в первую очередь с трансформатора нужно снять вторичную обмотку, поскольку она совсем не используется во время работы. Главное при снятие обмотки - сохранить в целость первичной обмотки. Вместо удаленной вторичной обмотки накладывается другая, сделанная из толстого медного провода, сечением примерно 2-3 см. Затем она обматывается изоляционной бумагой и покрывается лаком с целью дополнительной изоляции и фиксации.

Затем проверяется направление каждой обмотки с помощью обычного вольтметра. Во вновь созданной цепи не должно быть коротких замыканий. После этого определяется сила тока. Данная процедура является обязательной для всех подобных устройств с двумя и более обмотками. Значение силы тока не должно быть более 2-х килоампер. В случае превышения установленного уровня, ее необходимо уменьшить.

Во время подготовки трансформаторной катушки и наматывания вторичной обмотки рекомендуется соблюдать обязательные правила. Для расчета количества витков можно воспользоваться формулой N = 50/S, в которой N является количеством витков, а S - площадью сердечника (см2). Ускорить вычисления поможет . Поскольку в конструкции применяются детали от инвертора, то вначале определяются параметры первичной катушки, производятся необходимые расчеты и только потом можно изготавливать вторичную обмотку.

Следует обратить внимание на заземление обеих обмоток. Это связано с высокой мощностью получаемого тока, который может оказаться смертельно опасным при контакте с деталями, находящимися под напряжением. Наряду с тщательной изоляцией, большое значение имеет плотная укладка витков. Иначе могут возникнуть межвитковые замыкания и провода перегорят в результате перегрева. Необходимо позаботиться и об охлаждении трансформатора. Вполне возможно потребуется устанавливать дополнительную систему охлаждения, в состав которой входят радиаторы, обдуваемые вентиляторами.

Дополнительные элементы сварочного аппарата

Следующим этапом после изготовления трансформатора будет изготовление контактных клещей. От качества их изготовления во многом зависит, как станет работать контактная сварка из инвертора. Конструкция клещей выбирается в зависимости от специфики будущих сварочных работ. Захватное устройство изготавливается в соответствии с системой привода и размерами соединяемых деталей.

Важнейшей деталью клещей считаются контактные наконечники. Можно использовать медные наконечники от паяльника или приобрести уже готовые изделия. Следует учитывать и то, что они не должны плавиться во время работы, поэтому для их изготовления должен применяться тугоплавкий металл. Обычно используются прутки диаметром около 15 мм. Диаметр подключаемого кабеля всегда меньше диаметра наконечников.

Провода соединяются с электродами с помощью обычных медных наконечников. Непосредственное соединение осуществляется болтами или пайкой, что значительно снижает вероятность окисления в местах контактактов. Пайка чаще всего используется в маломощных аппаратах, позволяя исключить неправильные соединения, вызывающие нарушения тока на выходе устройства.

Основным преимуществом болтовых соединений является возможность быстрой замены деталей, вышедших из строя, без проведения дополнительных работ по пайке. Все болты и гайки должны быть медными. Если же предполагается накладывать соединительные швы с большой протяженностью, в этом случае наконечники оснащаются специальными роликами.

После изготовления клещей наступает время для решения не менее сложной задачи - обеспечение необходимого давления электродов в точке сваривания деталей. Основная сложность связана с тем, что вручную невозможно создать высокое и равномерное давление. Если другие варианты не рассматриваются, то лучше всего изначально отказаться от изготовления точечной сварки из инвертора, потому что эффективность такого аппарата будет крайне низкой.

В промышленности эта проблема успешно решается путем использования усилителей на основе пневматических или гидравлических систем. В домашних условиях изготовить такие приспособления практически невозможно. Для самодельной точечной сварки лучше всего подойдет система, работающая на сжатом воздухе, которая приводится в действие обычным пневматическим компрессором. Наиболее оптимальным максимальным показателем, необходимым для нормальной работы, будет усилие на концах электродов, составляющее 100 кг и более. Изменение давления происходит с помощью отдельного регулятора, который может быть встроен и в общую систему управления.

На завершающем этапе сборки контактной сварки из инвертора остается лишь смонтировать всю систему. Для монтажа рекомендуется воспользоваться уже готовыми элементами, что существенно упрощает сборку и улучшает эксплуатационные характеристики. Все недостающие детали находятся в инверторе, из которого уже был взят трансформатор.

Емкость конденсаторов, установленных в инверторе, может быть недостаточной для нормальной работы. Поэтому в случае необходимости они заменяются другими деталями, наиболее подходящими по своим параметрам. Далее выполняется ступенчатая регулировка тока, на точность которой влияют технические характеристики вторичной обмотки. Путем таких регулировок можно создать оборудование, способное работать в различных режимах.

При выполнении кузовных работ на автомобиле, точнее – при устранении вмятин после ДТП, возникает необходимость демонтажа поврежденного элемента с последующей рихтовкой.

Это длительная и дорогостоящая процедура. К тому же, на автомобилях ранних годов выпуска элементы кузова крепятся не на болты, а приварены к лонжеронам.

Такой ремонт влетит «в копеечку» не только за сложность работ. Он повлечет за собой дополнительные затраты на покраску как восстановленной зоны деформации, так и мест крепления демонтируемой части кузова.

В ряде случаев восстановление вмятин традиционным способом невозможно в принципе, например при повреждении порогов. Приходилось либо менять узел целиком, либо вырезать поврежденный участок и приваривать новый. Это не способствовало удешевлению процесса.

Для снижения стоимости кузовного ремонта, много лет назад была придумана технология «вытягивания» вмятин. К поврежденной части кузова приваривался ремонтный крюк, затем либо лебедкой, либо так называемым обратным молотком вмятина выравнивалась.

Во время сварки портилась дополнительная площадь кузова. Эта проблема характерна лишь при использовании традиционных сварочных аппаратов.

Видео пример переделанного сварочного аппарата в контактную сварку

Споттеры – технология применения и устройство прибора

Существует специализированный аппарат для подобных работ, именуемый – споттером.

Фактически – это обычный автомат для контактной сварки, оснащенный дополнительными приспособлениями и обладающий особыми параметрами.
Функциональные возможности:

Приваривание крепежных элементов (крюков, шайб, наконечников обратного молотка) для вытягивания вмятин;
Прогрев обрабатываемой поверхности с последующим охлаждением. Это свойство используется для осадки металла;
Режим непрерывной сварки с использованием традиционных с добавлением углерода;
Режим импульсной сварки высоким током, предназначенный для кратковременного мощного прогрева точки «прихвата» крепежного элемента.

Типовые характеристики споттера:

Мощность трансформатора – до 10 кВт;
Рабочий ток вторичной обмотки – до 1500 А;
Напряжение вторичной обмотки – 7-9 вольт;
Таймер включения импульса – до 0,1 секунды.

Общий принцип действия – моментальный нагрев за счет малого сопротивления материала. Для этого необходим ток – не менее 1300 Ампер.

Нагревание металла до точки плавления должно происходить мгновенно и продолжаться очень короткое время. Это минимизирует повреждения вокруг обрабатываемой области.

Хорошо настроенный аппарат производит «прихватывание» меньше, чем за 0,1 секунды. Раскаляется лишь внешняя поверхность металла, на внутренней стороне даже не повреждается лакокрасочное покрытие.

Этого вполне достаточно, чтобы можно было вытягивать вмятину при помощи обратного молотка или другого приспособления. После манипуляций с металлом, приваренный крюк или наконечник молотка, легко отрывается резким вращательным движением.

На рынке инвертор представлен в большом ассортименте, где любой желающий сможет подобрать для сварочных работ дома необходимое оборудование. Альтернативным вариантом является его изготовление своими руками.

Следует ознакомиться с конструкцией и особенностями инвертора, нюансами контактной сварки, детальной инструкцией о самостоятельном проведении сварочных работ. Также мы узнаем о выполнении самодельного сварочного устройства из автомобильных батарей и микроволновки.

Технологические аспекты проведения контактной сварки

Не только для автолюбителей и владельцев домов требуются сварочные работы. Сварочный инвертор может потребоваться в небольшой мастерской или дома для монтажа металлических деталей.

Принцип работы инвертора основан на нагреве металла от электротока, после чего происходит его расплавление и застывание с образованием сварочного шва. Чтобы закрепить свариваемые части, защитив их от раздвигания, следует сжать детали электродами, по которым передается ток.

Чтобы выполнять домашнюю сварку, понадобится питание от мощных источников, из-за чего может перегреваться бытовые провода. Поэтому предварительно следует проверить качество проводки и при необходимости осуществить замену.

Во время осуществляется соединение двух заготовок по прилегающим краям. Таким способом пользуются при монтаже небольших деталей, тонкого материала, прутов из металла толщиной до 0,5 см.

Варианты сварки деталей

Поверхности могут соединяться тремя способами: непрерывным или прерывистым оплавлением, сопротивлением. Во время сварочных работ с помощью оплавления обрабатываемые детали или металлолисты соединяют и нагревают током до их плавки. Такой технологией можно пользоваться в обработке цветных металлов, низкоуглеродистых сталей, монтаже стали, латуни и меди. Но таким методом редко пользуются из-за жестких требований к температурам, отсутствию в соединительных зонах примесей.

Во время непрерывной оплавки заготовок применяют и другие варианты фиксаторов. Детали соединяют при включении тока. После того, как края монтируемых деталей будут оплавлены, осуществляется осадка и выключается токовая подача. Таким способом пользуются в монтаже тонкостенных трубопроводов, но можно соединять заготовки, отличающиеся структурой. Главным преимуществом метода является оперативность выполнения. Однако по сварочному шву может вытекать металл с появлением угара.

При последовательном плотном или ослабленном контактировании осуществляют прерывистую оплавку. С помощью зажимных клещей замыкается сварочная линия в области соединения заготовок, пока их температура не достигнет 900-950°C. Таким методом пользуются при недостаточной исходной мощности устройства для непрерывной оплавки.

В результате контактной сварки пользователь выполняет следующие работы :

Все перечисленные разновидности сварочных процессом имеют схожую технологию работ, но различаются креплением деталей и токовой подачей.

Для бытового сваривания деталей точечным способом можно выполнить устройство своими руками. В нем главными рабочими механизмами будет зажим, устройство подачи напряжения на конденсаторах, у которого на низковольтную обмотку крепится электрод. Другое зажимное крыло является опорным, может монтироваться с деталью больших параметров.

Производство сварочного устройства из микроволновой печки

Как было уже сказано, аппарат для сварочных работ контактным способом можно сделать своими руками, где основной деталью является трансформатор от микроволновой печи. Выполняя подобное устройство, надо сделать предварительные расчеты выгодности такого устройства в сравнении с приобретением готового инвертора.

Самой дорогой деталью в самодельном устройстве является трансформатор, остальные расходные материалы (основу для крепления деталей, кожух с проводами) можно взять из ремонтного сервиса.

Следует приготовить трансформатор, мощность которого будет начинаться от 1 кВт, чтобы выполненное из него оборудование для сварки могло соединять листы толщиной до 1 мм. Если вдвое повысить мощность трансформатора, то можно будет обрабатывать листы толщиной до 1,8 мм. У современных микроволновок мощность трансформатора может составлять 3 кВт.

Для повышения мощности тока возможно применение 2, 3 трансформаторов.

Трансформатор нужно вытащить из защитного кожуха, удалить шунты и вторичную обмотку. Из-за того, что в микроволновке применяется высокое напряжение, на первичной обмотке устройства имеется меньше петель в сравнении с вторичной обмоткой. Чтобы убрать разность потенциалов, мы должны будем модернизировать вторичную обмотку, и адаптировать ее для целей точечной сварки.

Трансформатор детально зачищается от остатков шунтов и вторичной обмотки, при потребности можно воспользоваться длинным узким предметом или металлической щеткой. То есть вторичную обмотку нужно делать новую, а остается в том же виде первичная. Для этого нужно взять многожильные провода, сечение которых не должно быть меньше 1 квадрата (из-за высокого напряжения будущего трансформатора). Для вторичной обмотки можно сделать 2-4 витка проводки (получится напряжение 2Вт), но из-за толстого изоляционного слоя его не получится загнуть по катушке. Поэтому провод нужно очистить от изоляции и обернуть его изолентой.

При использовании цепи из нескольких трансформаторов, следует объединить выводы вторичных обмоток. Если применяется один трансформатор, то для него можно использовать корпус микроволновой печки, уменьшить его по длине и ширине.

Кожух для нескольких трансформаторов можно выполнить из железного листа, покрыв его изолирующим материалом (изолентой).

Чтобы подвести ток к области сваривания, создается рычажное устройство. Где один рычаг прочно прикрепляется к главной поверхности (чтобы была удобной, здесь же крепится трансформатор с кожухом струбцинами). Во время опускания, второй рычаг будет давить на детали.

Выключатель вводится в цепь первичной обмотки, монтируется на верхний рычаг, что поможет одновременно пускать ток и сжимать деталь. В этом случае клещи не будут применяться, а предварительно спаиваются наконечники с проводкой, чтобы предотвратить окисление.

При контактной сварке будут применяться медные стержни большей толщины (в сравнении с размерами проводки). Во время работы они будут подточены или заменены.

При работе деталь будет зажата рычагами между парой электродов и запущен ток.

Производство сварочного устройства из аккумуляторных батарей

Во время сварочных работ электрическим сварочным устройством на бытовые сети возлагается высокая нагрузка. В результате долгой точечной сварки могут расплавиться провода или сломаться бытовое оборудование. Поэтому сварочное устройство может питаться от автономного электроснабжения. Для таких целей подойдет переносной генератор, работа которого осуществляется от дизтоплива или бензина, который можно купить или сделать своими руками.

Потребуется несколько АКБ от машин, бывших в эксплуатации (желательно одной энергоемкости). В этом случае расчет силы тока будет составлять 1/10 от аккумуляторной емкости. Если применялись аккумуляторы разной мощности, то расчет можно выполнить с помощью самой малой емкости.

Создается цепь из аккумуляторов, которые были последовательно соединены. Скрепляются их «минусы», «плюсы» кусачками, проводами или проводкой для прикуривателя. Также могут применяться любые клещи. Выводится провод от свободного «минуса» к электроду, его зажимают клещами. От свободного «плюса» к рабочей пластине в цепь устанавливается реостат.

К готовому оборудованию для контактной сварки можно выполнить оборудование для зарядки.

В результате анализа всех вариантов самостоятельной сборки оборудования для точечной сварки, становится понятной доступность этого метода. Благодаря вышеизложенной информации пользователи могут получить первоначальные навыки точечной сварки, самостоятельно сделать из имеющихся материалов инвертор для контактной сварки.

Споттер является довольно полезным устройством, помогающим значительно повысить эффективность и скорость работ при кузовном ремонте автомобилей . Но данный агрегат имеет достаточно высокую стоимость при простоте конструкции. Поэтому многие мастера предпочитают сделать споттер из старого трансформатора или из сварочного аппарата своими руками.

При кузовном ремонте автомобиля часто возникает необходимость убирать вмятины, например, после аварии. Для этого применяются различные способы: вытягивание вмятин присосками, выравнивание ударами молотка с обратной стороны детали и т.д. В последнем случае деталь нужно демонтировать для устранения дефекта.

Значительно ускорить и упростить процесс выравнивания деталей авто позволяет применение споттера. Данный агрегат – это своего рода точечная контактная сварка, с помощью которой можно приваривать к поврежденным местам кузова автомобиля шайбы, шпильки, болты, крючки и другие крепежные элементы. В дальнейшем за них зацепляются различные инструменты для выравнивания вмятин.

Также споттер может применяться для пайки, разогрева, закалки и осадки выравниваемых поверхностей.

Устройство и принцип работы споттера

Споттер состоит из следующих элементов:

сварочного аппарата, который может быть трансформаторного или инверторного типа;
кабелей (силового кабеля и кабеля массы);
сварочного пистолета (стаддера);
электрода с инерционным молотком.

При нажатии кнопки на стаддере на него начинает поступать ток. В зависимости от выбранного режима подача тока может быть постоянной или в виде одного короткого импульса. Далее, ток поступает на электрод, который может иметь наконечники разной формы.

Аппарат работает по следующему принципу.

Место на кузове автомобиля, которое требуется выровнять, зачищается от краски. Также следует зачистить небольшой участок для подсоединения кабеля массы.
К электроду споттера прикрепляется какой-либо крепежный элемент, например, шайба, и приваривается к месту рихтовки.
За шайбу цепляется инструмент для выравнивания, после чего вмятина вытягивается.

Вытягивание вмятин можно проводить и без приваривания крепежных элементов . В таком случае на электрод с инерционным молотком требуется установить заостренный наконечник. Электрод прикладывается к нужному месту детали, и наконечник приваривается к ней коротким разрядом тока. Далее, не отрывая электрода от детали, проводят удары молотком в обратном от наконечника направлении, тем самым вытягивая вмятину (по алюминию использовать обратный молоток нельзя). После устранения дефекта приваренный конец электрода легко отламывается.

Как и из чего сделать споттер

Трансформатор для споттера заметно отличается от классического сварочного трансформатора. При дуговой сварке металл разогревается электрической дугой, а при точечной тепло выделяется за счет переходного сопротивления на участке электрод-металл. Это происходит при дуговой сварке, если, например, установлен неправильный режим работы на агрегате. В таком случае электрод прикипает металлу, что может вызвать поломку аппарата.

Чтобы этого не происходило, точечная сварка проводится в импульсном режиме подачи тока (до 1 секунды). А поскольку для точечной сварки не требуется горение дуги, то напряжение в споттере должно быть минимальным (около 6 В), а сила тока – высокой (не менее 1000 А).

Из сварочного аппарата

Делать данный агрегат из инвертора нецелесообразно хотя бы из-за того, что для точечной сварки не требуется постоянный ток. К тому же придется переделывать трансформатор, чтобы добиться высоких показателей тока. С таким успехом можно сделать агрегат для точечной сварки с нуля. Если имеется инверторный аппарат, то лучше его использовать по назначению, а для споттера приспособить обычный трансформаторный сварочник.

Что касается полуавтоматов, то все универсальные модели данных агрегатов уже имеют функцию импульсной сварки, и переделка их не потребуется. Но если имеется в наличии сломанный, обычный полуавтомат, то в нем потребуется переделывать трансформатор.

Сварочный полуавтомат Aurora

Переделка трансформатора заключается в удалении вторичной обмотки и наматывании новой. Для споттера требуется ток сварки от 1000 А. Если при расчетах исходить из того, что плотность тока составляет 8 А на 1 мм 2 , то его сечение должно быть около 120 мм 2 . Но наматывать провод такого сечения довольно сложно. Поэтому можно взять шину с меньшим сечением, например, 80 мм 2 , если аппарат не будет использоваться в слишком интенсивном режиме.

Совет! Добиться требуемой площади сечения можно, сложив несколько тонких шин вместе и обмотав их тканевой изолентой.

Для определения количества витков сделайте следующее.

Намотайте на магнитопровод любой проводник, покрытый изоляцией. Будет достаточно 10 витков.
Подключите первичную обмотку к сети, а на импровизированной вторичке измерьте напряжение.
Полученный результат нужно разделить на количество витков, то есть на 10. В итоге вы получите значение, которое определяет количество витков для получения 1 В напряжения. Но так как для споттера требуется напряжение 6 В, то умножив полученное значение, можно узнать количество витков.

Исходя из того, какого диаметра получится провод с необходимым сечением, можно определиться, войдет ли данная обмотка в свободное пространство между первичной и вторичной обмоткой трансформатора (еще не снятой). Если пространства будет достаточно, то вторичку можно не удалять из магнитопровода, а новую обмотку намотать поверх нее. В таком случае сварочник можно использовать и для электродуговой сварки , и для точечной.

Модифицированный трансформатор – это не единственная деталь, которая требуется для того, чтобы сделать споттер из сварочного аппарата. К нему нужно еще добавить электронный блок управления разрядом и небольшой трансформатор для обеспечения модуля питанием. Ниже приведена схема блока, управляющего споттером.

Данная схема работает следующим образом.

При замыкании цепи выключателем S1 начинает подаваться ток на первичку трансформатора Т1.
Далее, начинает заряжаться конденсатор. Он подключен через замкнутый контакт переключателя к диодному мосту.
Выходной трансформатор Т2 будет обесточен до тех пор, пока не будет нажата кнопка переключателя S После этого напряжение с конденсатора через переменный резистор поступит на управляющий электрод тиристора. Далее, напряжение поступит на первичку выходного трансформатора, после чего на его вторичной обмотке возникнет импульс с необходимой для сварки силой тока.
После разрядки конденсатора модуль переходит в первоначальное состояние. Для повтора импульса необходимо снова нажать на переключатель.

После того, как блок управления будет готов, все комплектующие размещаются в пластиковом или металлическом корпусе.

Из аккумулятора

Данный аппарат, изготовленный из аккумулятора на 12 В, является мобильным и может работать независимо от наличия электросети. Для изготовления агрегата потребуются следующие компоненты.

Сборка аппарата проводится по схеме, приведенной ниже:

к минусовой клемме батареи подсоединяется кабель массы, который должен контактировать с деталью, приготовленной для ремонта;

к плюсовой клемме АКБ подсоединяется первый контакт реле;
ко второму контакту реле подсоединяется кабель, идущий к сварочному пистолету;
между первым и третьим (подсоединенным к плюсу батареи) контактом реле устанавливается пусковая кнопка;
втягивающее реле должно быть подключено к массе.

Сечение кабелей должно быть около 100 мм 2 , а их длина – не более 1,5 м. Единственный недостаток данного аппарата в том, что батарея быстро садится, и требуется время на ее зарядку.

Из микроволновки

Чтобы изготовить аппарат, потребуется трансформатор, извлеченный из микроволновки. Но для надежности будет лучше, если использовать две катушки . Из каждого трансформатора следует удалить вторичную обмотку и вместо нее намотать пару витков кабелем с сечением не менее 50 мм 2 .

Первичные обмотки обоих трансформаторов соединяются параллельно. Далее, к схеме подключается модуль управления споттером, который рассматривался выше. Также можно упростить конструкцию споттера, если в схему включить реле времени и втягивающее реле от автомобиля. Как это делается, можно узнать их этого видео .

Важно! Несмотря на низкое напряжение — 6 В и меньше, получаемая на выходе из трансформатора сила тока имеет огромные значения, около 1000 А, что представляет большую опасность для жизни человека. Поэтому обе обмотки трансформатора должны быть заземлены.

Сварочный пистолет

Для изготовления сварочной рукояти никакие чертежи не потребуются. Лучше всего для этой цели подходит корпус от клеевого пистолета . Также потребуется медный прут диаметром около 20 мм.

На одной стороне прута необходимо нарезать резьбу (М14х1,5). На нее будут накручиваться различные насадки для сварки. На другой стороне сверлится отверстие и нарезается внутренняя резьба М8. К этом месту будет крепиться кабель. Также на детали следует сделать несколько проточек , чтобы она лучше фиксировалась внутри корпуса.

Остается лишь найти подходящую кнопу, расположить в корпусе и подсоединить ее к электрической схеме аппарата.

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:

немного теории – на пальцах, без формул и зауми;
особенности магнитопроводов сварочных трансформаторов с рекомендациями по выбору из случайно подвернувшихся;
испытания имеющегося в наличии б/у;
расчет трансформатора для сварочного аппарата;
подготовка компонент и намотка обмоток;
пробная сборка и доводка;
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:

Сталь магнитопровода берут с гистерезисом, более «овальным».
Нормируют обратимые потери на рассеяние. По аналогии: упало давление – потребители много и быстро не выльют. А оператор водоканала успеет включить подкачку.
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:

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