Самодельный сварочный аппарат постоянного тока своими руками

Для создания самодельного сварочного аппарата постоянного тока потребуется наличие источника электротока высокой мощности, который преобразовывает стандартное напряжение бытовой сети и обеспечивает постоянство величины значения электротока для розжига и поддержания электродуги.

Сварочный аппарат постоянного тока имеет ряд достоинств: мягкое зажигание дуги и возможность соединять тонкостенные детали.

Блок-схема аппарата для проведения сварочных работ

Блок питания устанавливается в корпус из пластической массы или листового метала. Блок питания агрегата оснащается всеми необходимыми для работы компонентами: разъемами, выключателями, клеммами и регуляторами. Корпус агрегата для осуществления сварных работ оборудуется специальными держателями и колесиками для транспортировки.

Главным условием при конструировании агрегата, используемого для сваривания, является понимание принципа работы аппарата и сути самого сварочного процесса. Для того чтобы сконструировать самостоятельно сварочный аппарат, требуется понимать принципы розжига и горения электродуги и основы принципов плавления электрода для сварки.

Порядок подключения элементов сварочного аппарата постоянного тока.

В источник питания высокой мощности входят такие компоненты, как:

выпрямитель;
инверторы;
трансформатор тока и напряжения;
регуляторы, которые способствуют улучшению качественных характеристик образующейся электродуги;
допустройства.

Основным компонентом любого сварочного агрегата является трансформатор. Вспомогательные устройства могут иметь различную схему организации в зависимости от конструкции аппарата.

Надежная схема управления сварочным током

В работе участвуют три блока:

стабилизированного напряжения;
формирования высокочастотных импульсов;
разделения импульсов на цепи управляющих электродов тиристоров.

Стабилизация напряжения

От обмотки питания трансформатора 220 вольт подключен дополнительный трансформатор с напряжением на выходе порядка 30 В. Оно выпрямляется диодным мостом на основе Д226Д и стабилизируется двумя стабилитронами Д814В.

В принципе здесь может работать любой блок питания с аналогичными электрическим характеристиками тока и напряжения на выходе.

Импульсный блок

Стабилизированное напряжение сглаживается конденсатором С1 и подается на импульсный трансформатор через два биполярных транзистора прямой и обратной полярности КТ315 и КТ203А.

Транзисторы генерируют импульсы на первичную обмотку Тр2. Это импульсный трансформатор тороидального типа. Он выполнен на пермаллое, хотя можно использовать и ферритовое кольцо.

Намотка трех обмоток проводилась одновременно тремя отрезками провода диаметром 0,2 мм. Сделано по 50 витков. Полярность их включения имеет значение. Она показана точками на схеме. Напряжение на каждой выходной цепи порядка 4 вольт.

Обмотки II и III включены в цепь управления силовыми тиристорами VS1, VS2. Их ток ограничивается резисторами R7 и R8, а часть гармоники обрезается диодами VD7, VD8. Внешний вид импульсов мы проверили осциллографом.

В этой цепочке резисторы надо подбирать под напряжение импульсного генератора так, чтобы его ток надежно управлял работой каждого тиристора.

Ток отпирания 200 мА, а отпирающее напряжение — 3,5 вольта.

Регулирование тока сварки

Переменный резистор R2 своим сопротивлением определяет положение каждого импульса, пропускаемого через управляющий электрод тиристора. От него зависит форма пульсирующего тока на выходе силовой схемы сварочного аппарата.

Пульсации полусинусоид могут проходить полностью, когда ток сварки выставляется максимальным или обрезаться практически до нуля.

Трансформатор для сварки

Сварочный аппарат постоянного тока в своей конструкции включает в качестве основного элемента трансформатор, обеспечивающий понижение нормального сетевого напряжения с 220 В до 45-80 В.

Схема устройства трансформатора для сварки.

Этот элемент конструкции функционирует в дуговом режиме с максимальной мощностью.

Трансформаторы, используемые в конструкции, должны выдерживать при работе большие значения токов, номинальная сила которых составляет 200 А. Вольтамперные показатели трансформатора должны полностью соответствовать спецтребованиям, которые обеспечивают режимы работы дуговой сварки. Некоторые самодельные трансформаторные сварочные аппараты являются простыми в своей конструкции. В них отсутствуют допустройства регулировки параметров токов. Регулировка технических параметров такого устройства осуществляется несколькими способами:

при помощи узкоспециализированного регулятора;
путем переключения числа витков катушки.

Трансформатор сварочного агрегата состоит из следующих конструктивных элементов:

магнитопровод, изготовленный из пластин трансформаторной стали;
две обмотки — первичная и вторичная, этот компонент трансформатора имеет выводы для подключения устройств регулировки параметров рабочего тока.

Схема обмотки трансформатора.

Трансформатор, используемый в сварочном аппарате, не имеет регулировочных устройств, обеспечивающих регулировку тока и его ограничение на рабочей обмотке. Первичная обмотка сварочного трансформатора оснащается выводами для подключения регулирующих схем и устройств, позволяющих осуществлять настройку сварочного устройства в зависимости от условий эксплуатации и параметров входящего тока.

Основная часть трансформатора — магнитопровод. Чаще всего при конструировании самодельных сварочных аппаратов используются магнитопроводы от списанного двигателя, старого силового трансформатора. Каждая конструкция магнитопровода имеет свои нюансы в конструкции. Основными параметрами, характеризующими магнитопровод, являются следующие:

размер магнитопровода;
количество витков обмоток на магнитопроводе;
уровень напряжения тока на входе и на выходе устройства;
уровень потребляемого тока;
максимальный ток, получаемый на выходе устройства.

Эти основные характеристики определяют пригодность трансформатора для использования в качестве устройства, способствующего формированию дуги, а также приспособления, способствующего образованию качественного сварного шва.

Чем отличается постоянный ток от переменного

Если не вдаваться глубоко в детали, то простыми словами можно сказать, что постоянный ток от переменного отличается, прежде всего, движением электронов. В постоянном токе заряженные частицы движутся исключительно в одном напряжении, от минуса к плюсу. В переменном токе такое движение частиц хаотичное.

Также в переменном токе есть такое понятие как частота и колебания. Для бытовой сети частота тока составляет 50 Гц. Это значит, что электроды способны менять свое направление 100 раз в секунду с учетом 2 циклов. Сварочные трансформаторы, которые выдают переменный ток, обозначаются как AC (alternating current). Сварочные инверторы, которые выдают постоянный ток, обозначаются как DC (direct current).

Возможные детали при создании аппарата для сварки

Схема сварочного выпрямителя.

При создании аппарата для сварки своими руками стабильность электродуги достигается постоянством потенциала. Стабильность дуги обеспечивает качество образующихся швов. Постоянство потенциала достигается путем применения высокомощных выпрямителей, выполнение которых осуществляется на диодах, выдерживающих токи до 200 А, таких, например, как В-200.

Эти диоды имеют большие размеры и требуют обязательного использования для организации качественного теплоотведения массивных радиаторов. Это обстоятельство требуется учитывать при изготовлении корпуса конструкции. Лучшим вариантом при создании конструкции будет использование диодного спецмоста. Диоды можно смонтировать параллельно, что позволяет в значительной мере повысить выходной ток.

Собирая своими руками конструкцию, требуется подстраивать все его компоненты. При некачественном подборе или неправильном расчете конструкция может оказывать влияние на качество сварки.

Иногда при соответствующем подборе деталей и комплектующих может получиться по-настоящему уникальный прибор, который имеет мягкое и легкое зажигание электродуги, а сваривание деталей можно осуществлять даже с очень тонкими стенками, при практически полном отсутствии разбрызгивания жидкого металла.

Принципиальная схема самодельного сварочного агрегата

Можно изготовить самодельный сварочный аппарат на основе транзисторного или тиристорного управления. Более надежными являются тиристоры. Эти элементы конструкции управления способны выдерживать замыкание на выходе и достаточно быстро способны выходить из этого состояния. Эти компоненты системы управления не требуют монтажа мощных радиаторов охлаждения. Это связано с тем, что конструктивные элементы имеют низкое тепловыделение.

Принципиальная схема самодельного аппарата для сварки.

Система управления, созданная на транзисторах, способна значительно быстрее выйти из рабочего состояния, так как транзисторы существенно быстрее перегорают при возникновении перегрузок и являются более капризными в эксплуатации. Схема, созданная на основе тиристоров, отличается простотой и высокой надежностью.

Блок управления, основанный на этих элементах, обладает следующими преимуществами:

плавная регулировка;
наличие постоянного тока.

При осуществлении сваривания стали толщиной 3 мм потребляемый ток около 10 А. Ток сваривания подается путем нажатия специального рычага на вилке, которая удерживает электрод.

Такая конструкция позволяет повысить безопасность в процессе осуществления работ, работать с высоким напряжением, которое обеспечивает стабильность горения дуги. В случае использования в работе обратной полярности имеется возможность проведения сварочных работ с очень тонким листовым металлом.

Лучшие марки

Рассмотрим лучшие марки электродов постоянного тока по мнению сварщиков.

Сварочные электроды «УОНИ-13/55» в упаковке.

1. Электроды УОНИ-13/55 являются одними из самых востребованных сварочных материалов для постоянного напряжения. Применяются для соединения ответственных деталей и конструкций из низколегированных и углеродистых сталей.

Достоинства: сварной шов обладает достаточной пластичностью и ударной вязкостью; покрытие электродов обеспечивает низкое содержание в металле шва газов и различных нежелательных примесей; проволока Св-08 или Св-08А, являющаяся базовым материалом для стержня, гарантирует долговечность шва; легкий поджиг дуги.

2. УОНИ-13/45 предназначены для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Преимущества: стойкость сварного шва к образованию горячих и холодных трещин; пластичность и хорошая ударная вязкость соединения; высокая герметичность позволяет заваривать данными электродами емкости, эксплуатирующиеся под давлением; швы менее склонны к старению по сравнению со швами, выполненными материалами других марок.

3. ОЗЛ-6 – электроды, используемые для сварки жаропрочных сталей. Достоинства: шов не подвержен образованию пор и трещин, а также воздействию коррозии; металл шва обладает жаростойкостью; данная марка подходит для работы с металлами разных структур. [ads-pc-3][ads-mob-3]

4. ОЗС-12 применяются для сварки низколегированных и углеродистых сталей. Плюсы использования данной марки: сварочный процесс можно проводить во всех положениях; возможно сваривание кромок с небольшим содержанием ржавчины; сварной шов характеризуется прочностью и долговечностью; устойчивая дуга; во время работ практическим не выделяются токсичные вещества. 5. ЦЛ-11 предназначены для сваривания коррозионностойких и хромоникелевых сталей. Преимущества: сварное соединение отличается повышенной стойкостью к коррозии; малое разбрызгивание; устойчивая дуга; шлак отделяется на удовлетворительном уровне.

6. АНО-21 используются для работы с углеродистыми и низколегированными сталями. Данная марка пользуется особым спросом у профессионалов и у начинающих мастеров. Обусловлено это несколькими причинами: стабильность, мягкость и легкая зажигаемость дуги; малое разбрызгивание металла; металл шва имеет мелкочешуйчатую структуру.

7. LB-52U используются для сваривания углеродистых и низколегированных сталей. Достоинства: высокая производительность; стабильная дуга; минимальное разбрызгивание; сварка может проводится в любом пространственном положении; высокая стойкость к образованию трещин.

8. МР-3 для работы с ответственными элементами из углеродистых и низколегированных сталей. Преимущества: высокая стойкость шва к образованию горячих трещин и пор; стабильная и мощная сварочная дуга; разбрызгивание металла находится на минимальном уровне; шлаковая корка легко отделяется. 9. ОЗЧ-2 – электроды, предназначенные для сварки и наплавки чугуна. Плюсы: универсальность данной марки; простота использования; устойчивое горение дуги; низкий уровень разбрызгивания; сварной шов характеризуется пластичностью, которая препятствует появлению трещин; легкая отделяемость шлака.

Конструкция аппарата для сваривания

Устройство самодельной сварки.

Выпрямитель устройства представляет собой своеобразную этажерку, изготовленную из алюминиевых пластин, которая стягивается шпильками. Каждая пара диодов, входящих в конструкцию выпрямителя, зажимается между пластинами толщиной в 1 мм и размерами 44 х42 мм.

Транзистор, конденсаторы, тиристоры, стабилитроны, диоды и резисторы монтируются на стеклотекстолитовой плате.

В конструкцию сварочного агрегата входят следующие элементы:

переключатель пакетный, рассчитанный на 16 и более ампер;
вентилятор;
диоды, рассчитанные на работу при токе в 16 и более ампер;
конденсаторы, рассчитанные на работу при напряжении 400 и более вольт;
конденсаторы, рассчитанные на работу при напряжении 1000 и более вольт;
тиристоры КУ221 А, устанавливаемые для их охлаждения на радиатор;
диоды КД13А или КД2997А, монтируемые на радиаторах с тиристорами;
резисторы марки С5-16 или более мощные;
винты, шайбы необходимые для сборки аппарата;
пластины алюминия.

Читать также: Подключение светодиодной ленты на кухне через выключатель
Для проведения монтажных работ потребуются следующие инструменты:

паяльник;
плоскогубцы;
отвертка, нож, ножовка;
молоток;
дрель.

Сварочный агрегат, изготовленный с помощью этих элементов можно использовать для проведения сварочных работ в домашнем хозяйстве. Он с легкостью осуществляет сваривание большинства металлических изделий.

Если у вас есть необходимость выполнения каких-нибудь несложных сварочных работ для бытовых нужд, вовсе не обязательно приобретать дорогостоящий заводской агрегат. Ведь если знать некоторые тонкости, можно без труда собрать сварочный аппарат своими руками, о чем и пойдет речь ниже.

Сварочные аппараты: классификация

Любые аппараты для сварки бывают электрическими или же газовыми. Стоит сразу сказать, что самодельные сварочные аппараты не должны быть газовыми. Поскольку они включают в себя взрывоопасные баллоны с газом, держать такую установку дома не стоит.

Поэтому в контексте самостоятельной сборки конструкций речь пойдет исключительно об электрических вариантах. Такие агрегаты также подразделяются на разновидности:

Установки-генераторы — оснащены собственным генератором тока. Отличительная черта — большой вес и габариты. Для домашних нужд такой вариант не подойдет, да и собрать самостоятельно его будет сложно.
Трансформаторы — такие установки, в особенности полуавтоматического типа, очень распространены среди тех, кто делает сварочное оборудование самостоятельно. Питаются от сети в 220 или 380 В.
Инверторы — такие установки просты в применении и идеально подходят для дома, конструкция компактная и мало весит, но электронная схема достаточно сложна.
Выпрямители — эти аппараты просто собирать и применять по назначению. С их помощью даже новичок может выполнять качественные сварные швы.

Как сделать сварочный аппарат инверторного типа

Чтобы в домашних условиях собрать инвертор, потребуется схема, которая позволит соблюсти нужные параметры. Рекомендуется брать детали от старых советских приборов:

транзисторов;
диодов;
дросселей;
готовых трансформаторов;
конденсаторов;
резисторов;
тиристоров.

Параметры для аппарата можно выбирать такие:

Он должен работать с электродами, диаметр которых не превышает 5 мм.
Максимальный показатель рабочего тока равен 250 А.
Источник напряжения — сеть бытовая на 220 В.
Регулировка сварочного тока варьируется от 30 до 220 А.

Инструмент включает такие компоненты:

Начинаем с намотки трансформатора и действуем в такой последовательности:

Возьмите ферритовый сердечник.
Выполните первую обмотку (100 витков посредством провода ПЭВ 0,3 мм).
Вторая обмотка — 15 витков, проводом с сечением 1 мм).
Третья обмотка — 15 витков проводом ПЭВ 0,2 мм.
Четвертая и пятая — соответственно по 20 витков проводами с сечением 0, 35 мм.
Чтобы охладить трансформатор, возьмите вентилятор от компьютера.

Чтобы транзисторные ключи работали непрерывно, напряжение следует на них подавать после выпрямителя и конденсаторов. Блок выпрямителя соберите по схеме на плате, а все узлы прибора закрепите в корпусе. Можно использовать старый корпус от радиоустройства, а можно его сделать и самостоятельно.

С лицевой части корпуса устанавливается светодиодный индикатор, который показывает, что прибор включен в сеть. Здесь же можно поставить дополнительный выключатель, а также защитный предохранитель. Еще его можно установить на заднюю стенку и даже в сам корпус.

Все зависит от его размеров и конструктивных особенностей. Переменное сопротивление устанавливается на лицевой части корпуса, с его помощью можно регулировать рабочий ток. Когда вы собрали все электрические схемы, проверьте аппарат специальным прибором или тестером и можете провести его испытание.

Сварочный трансформатор своими руками

Сборка трансформаторного варианта будет от предыдущей несколько отличаться. Этот агрегат работает на переменном токе, но для сварки постоянным током нужно собрать к нему простую приставку .

Для работы вам потребуется трансформаторное железо для сердечника, а также несколько десятков метров толстого провода или толстой медной шины. Все это можно найти в пункте приема металлов. Сердечник лучше всего делать П-образным, тороидальным либо круглым. Многие также берут статор от старого электромотора.

Инструкция сборки П-образного сердечника выглядит таким образом:

Возьмите трансформаторное железо сечением от 30 до 55 с м 2 . Если показатель будет больше, аппарат получится слишком тяжелым. А если сечение будет меньше 30, прибор не сможет корректно работать.
Возьмите медный обмоточный провод сечением около 5 мм 2 , оснащенный термостойкой изоляцией из стеклоткани или хлопка. Изоляция важна, поскольку во время работы обмотка может нагреться до 100 градусов и выше. У обмоточного провода сечение квадратное или прямоугольное сечение. Однако такой вариант отыскать сложно. Подойдет и обычный с аналогичным сечением, но только вам нужно будет снять с него изоляцию, обмотать стеклотканью и тщательно пропитать электротехническим лаком, после чего высушить. В первичной обмотке 200 витков.
Вторичная обмотка потребует порядка 50 витков. Провод обрезать не нужно. Включите в сеть первичную обмотку, а на проводах вторичной отыщите место, где напряжение составляет около 60 В. Для поиска такой точки отматывайте или наматывайте дополнительные витки. Провод может быть алюминиевым, но сечение должно быть больше, чем для первичной обмотки, в 1,7 раза.
Готовый трансформатор установите в корпус.
Чтобы вывести вторичную обмотку, потребуются медные клеммы. Возьмите трубку диаметром 10 мм и длиной около 4 см. Расклепайте ее конец и просверлите отверстие с диаметром в 10 мм, а в другой конец вставьте конец провода, предварительно очищенный от изоляции. Далее, обожмите его легкими ударами молотка. Чтобы усилить контакт провода с трубкой-клеммой, нанесите керном на нее насечки. Самодельные клеммы прикрутите к корпусу гайками и болтами. Детали лучше всего использовать медные. Наматывая вторичную обмотку желательно делать отводы через каждые 5−10 витков, они позволят менять ступенчато напряжение на электроде;
Для изготовления электродержателя возьмите трубу с диаметром около 20 мм и длиной порядка 20 см. На концах примерно в 4 см от торцевой части выпилите выемки до половины диаметра. В выемку вставьте электрод и прижмите пружиной на основе приваренного куста проволоки из стали с диаметром 5 мм. Ко второму кону прикрепите такой же провод, который использовался для вторичной обмотки, с помощью гайки и винта. Наденьте на держатель резиновую трубку с подходящим внутренним диаметром.

Читать также: Обозначенные на чертеже параметры резьбы называются

Готовый аппарат к сети лучше всего подключать с помощью проводов с сечением от 1,5 с м 2 и более, а также рубильника. Ток в первичной обмотке обычно не превышает показатель в 25 А, а во вторичной колеблется в пределах 6—120 А. Во время работы с электродами диаметром 3 мм через каждые 10−15 делайте остановки, чтобы трансформатор остыл. Если электроды более тонкие, это не нужно. Более частые перерывы нужны, если вы работаете в режиме резки.

Мини-сварка своими руками

Чтобы самостоятельно собрать миниатюрный аппарат для сварки, вам потребуется всего лишь несколько часов и такие материалы:

стержень графитовый из старой батарейки;
бокорезы или пассатижи;
нож;
сухая тряпка;
наждачная бумага;
перчатки;
20 см проволоки диаметром 5 мм из алюминия или меди;
6 см проволоки ПЭВ 0,5 из меди;
изолента;
провод многожильный;
любой металлический зажим;
трансформатор от блока питания микроволновки с выпрямителем, или старого телевизора или приемника.

Сначала аккуратно разберите старую батарейку и извлеките из нее графитовый стержень. На конце его заострите шкуркой и протрите сухой тряпкой. Кусок толстой проволоки на4−5 см от конца очистите от изоляции и с помощью пассатижей или бокорезов загните петлю. В нее вставьте угольный электрод.

Уберите вторичную обмотку с трансформатора и на ее место намотайте толстую проволоку на 12−16 витков. Теперь все это вставляется в подходящий корпус — и аппарат готов.

Его провода присоединяются к выводам вторичной обмотки, угольный стержень вставляется в петлю и хорошо обжимается. Плюсовый вывод соедините с держателем электрода, а минусовый — со скруткой рабочих деталей. Ручку-держатель можно приспособить для электрода.

Можно применять ручку паяльника или нечто подобное. Включите прибор в бытовую сеть и выполните соединение деталей посредством графита. Должно возникнуть пламя, а на конце деталей образуется шарообразный сварной шов.

Для домашней мастерской наличие сварочного аппарата очень важно. Такие приборы имеют разные конструкции и модификации. Как новички, так и опытные мастера часто предпочитают не заводские, а самодельные аппараты, которые можно модифицировать на свой лад.

Сварочные работы в домашних условиях давно стали обычным делом. Доступность аппаратов и расходных материалов, возможность недорого обучиться на курсах сварщиков, различные методички для получения самостоятельных навыков. Все эти факторы дают возможность сэкономить на оплате труда профессионального сварщика, и повысить оперативность работ.

Однако, если внимательно изучить рынок сварочных аппаратов, выясняются неприятные моменты:

Качественные сварочники имеют высокую стоимость, выгоднее несколько раз нанять специалиста (если, конечно, вы не занимаетесь этими работами постоянно).
Доступные по цене агрегаты имеют ряд недостатков: низкая надежность, плохое качество шва, зависимость от питающего напряжения и типа расходников.

Отсюда вывод: если необходимо высокое качество оборудования по доступной цене, придется сделать сварочный аппарат из доступных материалов своими руками.

Управление процессом сварки

Сварка постоянным током (полярность) – это задача прогреть как можно лучше основной металл до расплавления, чтобы образовалась сварочная ванна. Если, к примеру, ток будет слишком мал, то сварочная поверхность металла не будет прогрета надлежащим образом. Если же ток будет слишком высок, то металл прогреется настолько хорошо, что дуга будет проникать внутрь, отталкивая металл назад.

Прямая полярность сварки помогает организовать такую среду, в которой сварочная ванна будет растекаться, движением электрода можно будет легко руководить всем сварочным процессом.

Чем быстрее будет передвигаться электрод, тем меньше тепла будет поступать на поверхность основного металла, поэтому он будет не так хорошо прогреваться. Если перемещать электрод медленнее, то тепла будет поступать больше, следовательно, металл будет прогреваться значительно лучше.

ВАЖНО: профессиональные сварщики сразу ставят чуть больше ток сразу, а скорость сварки просто регулируют электродом (скоростью его перемещения по поверхности свариваемого изделия). Во время окончания шва рекомендуется наплавлять немного больше металла, чтобы не образовывался кратер.

Еще по этой теме на нашем сайте:

Что такое журнал сварочных работ – пример заполнения сварщиком Этот вид журналов относится к технической документации. В этом документе отражается полный объем всех работ, выполняемых сварщиком. Кроме этого, здесь отражено качество, время выполнения той…
Сварочные швы и соединения — виды сварочных швов и обозначения Сварочные соединения используются во многих отраслях промышленности. Такое соединение применяется для неразъемного скрепления различных металлических элементов с помощью расплавления. В результате этого образуются сварочные швы….
Дефекты сварочных швов — проверка и контроль сварочных швов Все встречающиеся дефекты швов можно разделить на три группы. В статье для большей наглядности представлены сварочные швы (фото) и их изъяны:…
Где можно купить сварочную проволоку для полуавтомата Чтобы купить сварочную проволоку для полуавтомата, надо хорошо разбираться в этом изделии и знать его среднюю стоимость. Для каждого конкретного случая требуется материал с такими…

Поделитесь со своими друзьями в соцсетях ссылкой на этот материал (нажмите на иконки):

Прежде чем рассматривать варианты самодельных сварочников, разберем принцип их работы

В основе работы любого агрегата лежит закон Ома. При неизменной мощности, имеется обратная зависимость между током и напряжением. Для нормальной работы требуется сила тока 60–150 А. Только в этом случае металл в зоне сварки будет плавиться. Представим себе сварочный аппарат, который работает напрямую с напряжением 220 вольт. Для достижения требуемой силы тока, потребуется мощность 15–30 кВт. Во-первых, для этого надо будет прокладывать отдельную линию энергоснабжения: большинство вводов в жилые помещения ограничены техническими условиями на уровне 5–10 кВт. Кроме того, для такой силы тока потребуется проводка сечением не менее 30 мм². Варить придется с соблюдением мер защиты при работе в электроустановках до 1000 вольт: резиновые боты, перчатки, ограждение рабочего места, и прочее.

Разумеется, обеспечить такие условия в реальности невозможно.

Поэтому любой сварочный аппарат преобразует напряжение (в сторону понижения): на выходе получаем искомый ток при сохранении разумной мощности.

Оптимальное значение напряжения — 60 вольт. При сварочном токе 100 А, это вполне приемлемые 6 кВт мощности. Как преобразовать напряжение?

Существуют четыре основных типа сварочных аппаратов

Трансформатор. Устройство работает на переменном токе. Основной узел ничем не отличается обычного блока питания: на входе 220 вольт, на выходе требуемые 60 вольт. За счет возможности механического перемещения вторичной обмотки по сердечнику, меняется значение рабочего тока.

Преимущества: простота и дешевизна конструкции, ремонтопригодность.Недостатки: большие размер и вес, переменный ток приводит к нестабильному формированию сварочного шва, для работы требуется высокая квалификация специалиста.
Выпрямитель. По сути, это тот же трансформатор, только с диодным (тиристорным) выпрямителем в цепи вторичной обмотки.

После преобразования напряжения на трансформаторе (с традиционным механическим регулятором силы тока), вторичное переменное напряжение выпрямляется одним из способов. В примитивных (недорогих) конструкциях применяется диодный мост. Более продвинутые схемы работают на тиристорной схеме, с возможностью регулировки параметров.Преимущества: стабильные параметры сварки, возможность работать с различными металлами, не требуется высокая квалификация мастера.Недостатки: более высокая стоимость, сложность в ремонте и обслуживании.Некоторые мастера переделывают простейший трансформаторный сварочник в аппарат постоянного тока. Для этого необходимо лишь собрать мощный выпрямитель, и подключить его к выходу вторичной обмотки. Для этого потребуются мощные диоды (собираем мост) и радиаторы для рассеивания тепла.

Общий недостаток рассмотренных схем — зависимость выходных параметров от качества электросети. Если есть просады напряжения (при сварке — это нормальное явление), меняются характеристики выходных напряжения и тока. За счет этого страдает качество сварочного шва. Поэтому ручная регулировка силы тока (перемещением обмоток) обязательна.

Любой из перечисленных аппаратов можно собрать самостоятельно. Проведем обзор технологий изготовления по моделям:

Преимущества и недостатки

Применение постоянного тока позволяет получать шов лучшего качества благодаря тому, что электрическая дуга стабильна. Нет переходов через ноль, как у аппарата переменного тока, поэтому нет брызг.

Возможность использования прямой и обратной полярности позволяет варить нержавеющую сталь, цветные металлы, то есть электродуговая сварка постоянным током имеет более широкий диапазон применения при прочих равных условиях. При использовании инверторов сварочный аппарат получается значительно меньше по габаритам и весу.

Недостатками являются относительно высокая стоимость (по сравнению с аппаратами переменного тока) и чувствительность к пыли. Приходится часто чистить внутренние блоки.

Трансформаторы (с выпрямителем или без него)

Сердце трансформатора — сердечник. Он набирается из пластин трансформаторной стали, изготовить которые вручную довольно проблематично. Правдами и неправдами исходный материал добывается на заводах, в строительных бригадах, на пунктах сбора металлолома. Полученная конструкция (как правило, в виде прямоугольника) должна иметь сечение не меньше, чем 55 см². Это довольно тяжелая конструкция, особенно после укладки обмоток.

При сборке обязательно надо предусмотреть регулировочный винт, с помощью которого можно двигать вторичную обмотку относительно неподвижной первички.

Чтобы не вдаваться в сложности расчетов сечения проводов, возьмем типовые параметры:

сила тока на вторичке 100–150 А;
напряжение холостого хода 60–65 вольт;
рабочее напряжение при сварке 18–25 вольт;
сила тока на первичной обмотке до 25 А.

Читать также: Как перезагрузить посудомоечную машину электролюкс

Исходя из этого, сечение провода первички должно быть не менее 5 мм², если делать с запасом — можно взять провод 6–7 мм². Изоляция должна быть жаростойкой, из материала, не поддерживающего горение.

Вторичная обмотка набирается из провода (а лучше медной шины), сечением 30 мм². Изоляция тряпичная. Пусть толщина вас не пугает, количество витков на вторичке небольшое.

Количество витков первичной обмотки определяется по коэффициенту 0.9–1 виток на вольт (для наших параметров).

Формула выглядит так:

W(количество витков) = U(напряжение) / коэффициент.

То есть, при напряжении в сети 200–210 вольт, это будет порядка 230–250 витков.

Соответственно, при напряжении вторички 60–65 вольт, количество ее витков составит 67–70.

С технической точки зрения трансформатор готов. Для удобства использования рекомендуется выполнить небольшой запас по вторичной обмотке, с несколькими ответвлениями (на 65, 70, 80 витках). Это позволит уверенно работать в местах с пониженным напряжением сети.

Прятать агрегат в корпус, или оставлять открытым — это вопрос безопасности использования. Типовой изготовленный сварочный трансформатор своими руками выглядит так:

Оптимальный материал для корпуса — текстолит 10–15 мм.

Добавляем выпрямитель

Самодельный мощный сварочный трансформатор с точки зрения схемотехники — обычный блок питания. Соответственно выпрямитель устроен так же просто, как в сетевом заряднике для мобильного телефона. Только элементная база будет выглядеть на несколько порядков массивнее.

Как правило, в простую схему из диодного моста добавляют пару конденсаторов, гасящих импульсы выпрямленного тока.

Можно собрать выпрямитель и без них, но чем ровнее ток, тем качественней получается сварочный шов. Для сборки собственно моста применяются мощные диоды типа Д161–250(320). Поскольку при нагрузке на элементах выделяется много тепла, его нужно рассеивать с помощью радиаторов. Диоды крепятся к ним с помощью болтового соединения и термопасты.

Разумеется, ребра радиаторов должны либо обдуваться вентилятором, либо выступать над корпусом. Иначе вместо охлаждения они будут греть трансформатор.

Мини сварочный трансформатор

Если вам не нужно варить рельсы или швеллера из стали 4–5 мм, можно собрать компактный сварочник для спайки стальной проволоки (изготовление каркасов для самоделок) или сварки тонкой жести. Для этого можно взять готовый трансформатор от мощного бытового прибора (идеальный вариант — микроволновка), и перемотать вторичную обмотку. Сечение провода 15–20 мм², потребляемая мощность не более 2–3 кВт.

Расчет схемы производится также, как и для более мощных агрегатов. При сборке выпрямителя можно использовать менее мощные диоды.

Микросварочник

Если сфера применения ограничена спайкой медных проводов (например, при монтаже распределительных коробок), можно ограничиться конструкцией размером с пару спичечных коробков.

Выполняется на транзисторе КТ835 (837). Трансформатор изготавливается самостоятельно. Фактически — это высокочастотный повышающий преобразователь.

В отличие от традиционных сварочников, в данной схеме используется высокое напряжение, до 30 кВ. Поэтому при работе следует соблюдать осторожность.

Трансформатор мотаем на ферритовом стержне. Две первичные обмотки: коллекторная (20 витком 1 мм), базовая (5 витков 0.5 мм). Вторичная (повышающая) обмотка — 500 витков 0.15 проволоки.

Собираем схему, припаиваем по схеме резисторную обвязку (чтобы трансформатор не перегревался на холостом ходу), аппарат готов. Питание от 12 до 24 вольт, с помощью такого аппарата можно сваривать жгуты проводов, резать тонкую сталь, соединять металлы толщиной до 1 мм.

В качестве сварочных электродов можно использовать толстую швейную иглу.

Особенности сварки током обратной полярности

Сваривание тонких заготовок – процесс с повышенной трудностью, потому что постоянно присутствует опасность появления прожогов. Поэтому их соединяют режимом обратной полярности. Но есть и другие методы, чтобы снизить опасность.

Снизить потенциал тока, чтобы уменьшить температуру на заготовке.
Сварку лучше проводить прерывистым швом. К примеру, сделать небольшой участок в начале, затем переместиться в центр, после начать стыковку с противоположной стороны, далее начать варить промежуточные участки. В общем, схему можно менять. Таким способом можно избежать коробления металла, особенно если длина стыка больше 20 см. Чем больше сваренных отрезков, чем короче каждый участок, тем меньше процент коробления металла.
Очень тонкие металлические заготовки сваривают с периодическим прерыванием электрической дуги. То есть, электрод выдергивается из зоны сварки, затем тут же быстро снова поджигается, и процесс продолжается.
Если проводится сварка внахлест, то две заготовки должны быть герметично прижиматься друг к другу. Небольшой воздушный зазор приводит к прожогу верхней детали. Для создания плотного прилегания нужно использовать струбцины или любой груз.
При стыковочном соединении заготовок лучше минимизировать зазор межу деталями, а идеально, чтобы зазора не было бы вообще.
Для сварки очень тонких заготовок с неровными кромками под стык необходимо уложить материал, который бы хорошо забирал на себя тепло процесса. Обычно для этого используют медную пластину. Можно и стальную. В данном случае, чем больше толщина вспомогательного слоя, тем лучше.
Можно провести отбортовку кромок свариваемых изделий. Угол отбортовки – 180°.

Специалисты же рекомендуют, перед тем как начать сварку тонких заготовок обратной полярностью, лучше немного потренироваться на дефектном листе металла. Лучше потратите время на тренировку, чем латать дыры от прожога.

Инвертор (импульсный блок питания для сварки)

Самодельный инверторный сварочный аппарат нельзя изготовить просто «на коленке». Для этого потребуется современная элементная база и опыт работы с ремонтом и созданием электронных устройств. Однако, не так страшна схема, как ее малюют. Подобных устройств сделано великое множество, и все они работают не хуже фабричных аналогов. К тому же, чтобы создать импульсный сварочный аппарат своими руками, не обязательно приобретать десятки дорогостоящих радиодеталей и готовых узлов. Большинство из них, особенно высокочастотные элементы для блока питания, можно позаимствовать у старых телевизоров или БП от компьютера. Стоимость близкая к нулю.

Рассматриваемый инвертор имеет следующие характеристики:

Ток нагрузки на электродах: до 100 А.
Потребляемая мощность от сети 220 вольт — не более 3.5 кВт (ток порядка 15 А).
Используемые электроды до 2.5 мм.

На иллюстрации изображена готовая схема, которая неоднократно опробована многими домашними мастерами.

Конструктивно инвертор состоит из трех элементов:

Блок питания для схемы преобразователя и управления. Выполнен на доступной элементной базе, с применением оптрона от старого блока питания компьютера. При самостоятельном изготовлении трансформатора стоимость практически нулевая: детали копеечные. Номиналы и названия радиоэлементов на иллюстрации.
Блок задержки заряда конденсаторов (для стартовой дуги). Выполнен на базе транзисторов КТ972 (абсолютно не дефицит). Разумеется, транзисторы устанавливаются на радиаторы. Для коммутации достаточно обыкновенного автомобильного реле с токовой нагрузкой на контактах до 40 А. Для ручного управления установлены обычные защитные автоматы (пакетники) на 25 А. Выходные 300 вольт — холостой ход. При нагрузке напряжение 50 вольт.
Трансформатор тока — самый ответственный узел. При сборке особое внимание следует обратить на точность катушек индуктивности. Некоторую подстройку можно выполнить с помощью переменного резистора (на схеме выделен красным цветом). Однако если параметры не буду согласованными, требуемой мощности дуги достичь не удастся.ШИМ реализуется на микросхеме US3845 (одна из немногих деталей, которую придется покупать). Силовые транзисторы — все те же КТ972 (973). Некоторые элементы на схеме импортные, однако их легко можно заменить на доступные отечественные, поискав аналоги на сайте datasheet.Высокочастотный блок выполнен из частей строчного трансформатора от телевизора.

На выход сварочного инвертора подключаются рабочие провода длиной не более 2 метров. Сечение не менее 10 квадратов. При работе с электродами до 2.5 мм, падение тока минимальное, шов получается гладкий и ровный. Дуга непрерывная, не хуже заводского аналога.

При наличии активного охлаждения (вентиляторы от того-же компьютерного блока питания), конструкцию можно компактно упаковать в небольшой корпус. Учитывая высокочастотные преобразователи, лучше использовать металл.

Чем сложнее самодельный сварочный аппарат, тем ощутимей экономия. Именно простые трансформаторы обходятся дороже, по причине использования дорогостоящей меди в обмотках или трансформаторного железа. Импульсные блоки питания, особенно при наличии в запасе старых деталей от типовых электроприборов, обходятся практически бесплатно.