При необходимости заварить швы с дефектами или сварить металлоконструкции из стали сварщики используют электроды с покрытием и инвертор, выдающий постоянный ток. Также в сварке нержавеющей стали часто применяются вольфрамовые электроды. Вне зависимости от выбранного электрода или модели сварочника часто возникает проблема правильного и быстрого розжига дуги. Чтобы решить эту проблему достаточно подключить в цепочку оборудования сварочный осциллятор.
В этой статье мы расскажем, что такое осциллятор в сочетании с остальным сварочным оборудованием, каков принцип действия и как применять его в своей работе.
Что такое «осциллятор» и его назначение для сварки
Осциллятор представляет собой генератор электрического тока высокой частоты. Ток позволяет связать катод и анод без прямого контакта. Устройство создаётся в модульном исполнении и включается в электрическую цепь между держателем вольфрамового электрода и источником питания.
«Продвинутые» сварочные аппараты поставляются уже с установленными осцилляторами – для максимального удобства сварщика. В любом исполнении устройство нужно для таких целей:
- создание краткосрочного импульса, вследствие действия которого между анодом и катодом возникает сварочная дуга – это смотрится практически как молния, проскакивающая между электродом и поверхностью металла;
- поддержание требуемого значения номинального напряжения сварочного тока – вследствие этого дуга становится стабильной, что гарантирует непрерывность сварки.
Активная мощность доходит до 200-250 Вт, при этом длительность выдачи импульсов не превышает 30-40 микросекунд. При замыкании на человека ток не представляет опасности – но только в безопасном режиме.
При появлении неисправности или ошибки в подключении электросварщик легко оказывается под угрозой получения электротравмы.
Разновидности установок
Осцилляторы можно применять в разных целях – с учетом типа и особенностей выполняемых работ. Единая для всех установок характеристика – преобразование токового импульса до значений максимально до 500 кГц.
Осцилляторы отличаются временными характеристиками высокочастотных импульсов.
Модель непрерывного цикла поддерживают горение дуги. Подключение нужно делать последовательным – это защитит мастера от негативного влияния высоких показателей напряжений, присутствующих внутри электроцепи. Установки накладывают высокие частотные токи поверх сварочных, розжиг происходит быстро и без препятствий, сварку можно проводить на минимальных токах. Установками оснащают инверторы, трансформаторы.
Второй вид осцилляторных аппаратов используют в ходе бесконтактных дуговых поджигов. Данный принцип активно задействуется в аргоновых установках. Электродный элемент из вольфрама будет быстро затупляться в ходе чирканья, что снизит качество шва, увеличит его толщину, начнет рассеивать дугу. Регулярные затачивания кончика иглы возможны, но они замедляют рабочий процесс. Введение в схему осцилляторной установки с импульсом кратковременного типа даст возможность возбуждать дугу, избежав контакта с рабочей поверхностью.
Основные виды
Создать самодельный сварочный осциллятор технически возможно и дома. «Заводские» модели стоят недешёво – но они являются просто набором электротехнических деталей, которые знающий специалист отыщет в находящихся рядом устройствах.
На непрерывной подаче тока
Сварочный осциллятор, выдающий рабочее напряжение постоянно, сравнительно безопасен для сварщика.
Он генерирует импульсы с напряжением до 6 кВ и частотой до 200-250 кГц. Его главное достоинство – в зажигании дуги вне зависимости от расстояния между электродом и свариваемым металлом. Стабильность в работе обеспечивается как раз постоянством наложения высокочастотной составляющей на сварочный ток.
Как разрядник эта деталь подключается параллельно или последовательно. При последнем варианте он нуждается в средствах защиты источника питания – высокочастотные колебания способны вывести его из строя.
Импульсный осциллятор
Такой сварочный осциллятор оптимален для аппаратов на токе переменного рода.
Его главное достоинство – в удерживании разряда при смене полярности электрического тока (что происходит до 50 раз в секунду). Он генерирует сжатый во времени импульс – он и удерживает уже имеющуюся дугу.
Если сравнить с изделием постоянного действия, данный вариант имеет повышенную эффективность.
С дополнительными конденсаторами
Данный осциллятор для сварки менее распространён в силу относительной сложности: основную роль в нём играет пара-тройка дополнительных накопительных конденсаторов. Их заряжание производится силами отдельного блока питания, функционирующего ступенчато (разряд – заряд – разряд).
Суть работы устройства: в первую очередь накопленную энергию получает сварочная дуга, после чего выполняется отключение конденсаторов от основной схемы и их заряжание, но при разрыве дуги синхронизирующее устройство включает конденсаторы обратно в цепь, в результате чего успевшая накопиться энергия выбрасывается в воздушный зазор.
Принцип действия
Все установки категории интегрируют внутрь цепи оборудования на участке между выпрямительным элементом, трансформаторной станцией и сварочным электродным держателем. В результате создается контакт, работа установок стабилизируется. Большинство установок имеют аналогичную конструкцию из:
- выпрямителя;
- рабочих блоков;
- источника питания;
- основного рабочего узла;
- клапанов;
- трансформаторных устройств;
- датчика напряжения.
Основная задача устройства, генерирующего импульсы, – модернизация показателей входящего напряжения, повышение V, частоты, снижение длительности импульсной вспышки до секундного интервала.
Особенности реализации схемы:
- Выполняют пуск (нажимают соответствующую кнопку).
- Выпрямляющий прибор стабилизирует силу входного тока, придает ему однонаправленность.
- Конденсаторные рабочие части копят разрядное напряжение.
- При освобождении ток идет на контур колебательных движений (его основную часть составляют трансформаторные обмотки), возрастает сила V.
- Импульс высвобождается, открывается клапан подачи газа.
- Импульсная сила запускает разряд.
- По мере прохождения токового заряда внутри цепи импульс приостанавливается. Шовное соединение будет создаваться на стойках.
После затухания дуги осциллятор продувает горелки аргоновой газовой массой еще несколько секунд. После остывания шва работы можно считать завершенными.
Устройство и принцип работы осциллятора
Осциллятор для сварки состоит из следующих основных компонентов:
- трансформатор: обязательная характеристика – повышающий (для образования необходимого напряжения);
- стандартный колебательный модуль: аппарат из катушек и конденсатора (одного или нескольких), нужен для генерирования колебаний высокой частоты;
- разрядник с вольфрамовыми электродами: для получения искры при пробое;
- стабилизатор питания: для выпрямления входного напряжения;
- блок контроля;
- линия обратной связи по току;
- предохранитель для разрыва электроцепи при чрезмерно резком повышении силы тока.
Также конструкция может включать в себя клапан газового типа (для защиты от повышения собственной температуры изделия), трансформатор выходной и датчики для механизации работы.
Для полной автоматизации устанавливается микропроцессор и элементы системы безопасности – они выдерживают корректную работу.
Функционирует этот механизм примерно следующим образом. Рабочее напряжение подаётся на повышающий трансформатор – на первичную обмотку. В результате электротехнического процесса на его вторичной обмотке возникает электродвижущая сила величиной в несколько киловольт. Текущая частота тока соответствует входной частоте (50 Гц).
Вторичная обмотка подключается к специальной конденсаторной сборке — так называемый «конденсатор колебательного контура». Начинается его постепенное заряжание, из-за чего в контуре проявляются собственные колебания. Их частота постепенно растёт и в какой-то момент превышает частоту тока входного.
При этом разомкнутый контур замыкается силами разрядника – специального ключа. Накопленные колебания поступают по энергоцепи, воздушный зазор «пробивается» напряжением, подаваемым с крайне высокой частотой, сварочный аппарат начинает активную работу.
Для полного представления невысокой сложности рекомендуем взглянуть на схему сварочного осциллятора.
Безопасность
Чтобы понять, что такое осциллятор, для чего нужен, необходимо иметь минимальные навыки сварщика. Основные различия рассматриваемых устройств и принцип их действия приведены выше. При работе с подобными приспособлениями следует соблюдать определенные меры безопасности.
Необходимо постоянно контролировать правильность подсоединения в сварочную цепь и проверять контакты на исправность. Кроме того, следует работать с использованием защитного кожуха, который снимать и одевать нужно при выключенном от сети аппарате. Также надо периодически проверять состояние поверхности разрядника (очищать его наждачкой от нагара).
Как использовать
Независимо от того, изготовлен осциллятор своими руками или куплен как готовое изделие, важно помнить про ряд основополагающих правил при его применении для ТИГ-сварки своими руками (впрочем, и для других способов тоже).
Сварочный осциллятор допускается применять только совершеннолетним лицам.
Для инвертора
Осциллятор для инвертора нуждается в дополнительных мерах безопасности:
- регулировка производится исключительно в состоянии полного отключения от питающей энергосети;
- общая очистка механизма и зачистка контактов производится в том же режиме;
- при работе важно проверять исправность блокировки на постоянной основе, важность этого сложно переоценить – выход из строя чреват электрической травмой сварщика или другого специалиста;
- частота импульсов также подлежит контролю – не допускается превышения 40 мкс.
Для плазмореза
Сварочный осциллятор, созданный своими руками или купленный, для плазмореза требуется подстроить под фактически применяемый плазменный резак. С целью получения устойчивого процесса для этого кропотливо подбираются тиристоры.
Главная особенность энергоцепи плазмореза – постоянное наличие импульсов, поэтому при выключении из сети контакты будут под напряжением. Технику безопасности забывать не стоит.
Подключение
Схема подключения осциллятора к основному сварочному аппарату зависит от конструкции прибора. Прежде всего, осциллятор должен быть подключен к питанию 220 Вольт.
Подключение к сварочному аппарату может быть двух типов: параллельное и последовательное. На рисунке ниже представлены варианты подключения осциллятора, а также пример компоновки прибора, выполненного в виде отдельного блока.
При параллельном подключении, выводы осциллятора присоединяются к сварочному электроду и заготовке. При последовательном варианте, осциллятор включается в разрез кабеля, питающего сварочный электрод.
Можно найти большое количество схем и описаний этого полезного прибора, пользуясь которыми, его несложно сделать своими руками. Устройство не содержит дорогих и дефицитных деталей и доступно для исполнения человеку с начальными познаниями в электротехнике.
Схемы для осциллятора
Схема сварочного осциллятора – техническое решение, основывающееся на том, какие планируются частота применения и условия эксплуатации.
Совместно с аргонодуговой сваркой
Осциллятор своими руками для аргонодуговой сварки следует создавать по принципу постоянного действия. Подключение производится через «штатный» трансформатор. Сборка не потребует дорогих или уникальных деталей, затруднения возможны только с тиристорами. Они подбираются при проверке устойчивости разряда.
Хотя возможно сработать и без тиристоров – схема осциллятора такой конструкции проще.
Для инверторного устройства
Схема осциллятора состоит из таких элементов:
- общий блок питания;
- источник питания для конденсаторов;
- выпрямитель входного тока;
- блок, генерирующий целевой импульс;
- трансформатор для создания повышенного напряжения;
- управляющий блок.
Монтируется готовое изделие между выпрямителем и держателем для электрода.
Подробнее о том что такое tig сварка можете узнать перейдя по ссылке.
Осциллятор для сварки алюминия
Самодельный осциллятор для обработки алюминия почти обязателен при отсутствии «заводского». Дело – в особом режиме горения дуги, который характеризуется слабой устойчивостью.
Главная задача при этом – постоянное превращение низкой частоты переменного тока в высокую.
С плазморезом
Осциллятор для инвертора создаётся искрового типа – ввиду необходимого напряжения порядка 20 кВт для генерирования плазмы. По нажатии его кнопки включения заряд начинает накапливаться в конденсаторе (конденсаторах), по готовности или необходимости сбрасываясь на воздушный промежуток.
Такие продаются готовые, но и сделать самостоятельно тоже возможно, главное – знать радиотехнику.
При изготовлении своими руками осциллятора для плазмореза важно не забыть такие элементы:
- кнопка для запуска источника питания всего плазмореза, вместе с который запитывается также и конденсатор;
- конденсатор (обращаем внимание на необходимые тип и мощность) – этот компонент напрямую влияет на продолжительность импульса;
- тиристоры (тоже – тип и мощность) – при закрытии тиристоров появляется устойчивость сварочной дуги.
Полезная статья — Как сварить нержавейку в домашних условиях
Где применяют аппараты
Осцилляторы широко применяются в обработке цветных металлов. Если нужно сделать крепкий аккуратный шов, осциллятор позволит решить задачу максимально быстро – возбудив дугу-молнию и запустив сварочный процесс. Это намного проще и эффективнее, чем чиркать по изделию электродом.
Незаменим осциллятор тогда, когда нужно провести точный шов. Мастер крепит конец железной иглы на ближайшую краевую часть соединения, опускает маску на лицо, потом нажимает кнопку, и появляется дуга. Это в разы уменьшает сложность обработки изделий в целях удаления следов касаний электродных элементов.
Сварочный осциллятор применяют также для обработки тонких листов из разных сплавов. Инверторный ток в них выставляется на минимальных отметках, незначительные корректировки электродных концов из сварочных ванн чреваты сбоями, пробелами в дуге. Осциллятор позволяет стабилизировать процессы низкотоковой электросварки.
Пошаговое изготовление
Собрать осциллятор своими руками лучше всего с помощью опытного сварщика. При этом экономика тут проста: если варить придётся регулярно, оптимально купить сертифицированное изделие, а если буквально раз-два в год – дешевле сделать самому.
Для этого потребуются «обычные» дроссель (ферритовое кольцо с медным кабелем), готовый трансформатор, выключатель. Желателен индикатор замкнутости соединения (к примеру, МТХ-90).
Осциллятор для инвертора
Ввиду универсальности и широкого спектра возможностей инверторной и плазменной техники следует учесть особенности будущего применения сварочного осциллятора:
- целевое назначение: тип свариваемых сплавов и их толщина (поверьте, это имеет значение);
- требуемые параметры номинального тока и мощности – если они эксклюзивные (к примеру, достаточно высокие), электротехнические компоненты нужны будут недешёвые.
Для сборки прибора под инвертор своими руками следует не забыть следующее:
- обмотки трансформатора доводятся под требуемый ток – изменяется количество витков, сердечник дополнительно обматывается;
- устанавливается разрядник;
- цепь усиливается колебательным контуром, снабжённым одним или парой конденсаторов;
- после сборки выполняется проверка: кнопкой пуска активируется разрядник, который генерирует сварочную дугу.
Если прибор собран корректно, дугу будет легко зажечь, она будет отличаться высокой устойчивостью. Подробнее о том что такое дуговая сварка можете узнать перейдя по ссылке.
Осциллятор для плазмореза
Осциллятор для плазмореза своими руками собирается по известной схеме, но важно обратить внимание на конденсаторы. Наибольшим ресурсом и рабочей гибкостью считаются компоненты от люминесцентных ламп.
Как вариант можно включить в цепь не трансформатор, а умножитель напряжения – сняв его с телевизора, жидкокристаллического монитора или копировального аппарата.
Изоляцию важно обеспечить как можно более качественную – иначе ток высокой частоты «пробьёт» свою же обмотку. Для профилактики гудения рекомендуется обработать готовые намотки эпоксидкой.
Из микроволновки
Осциллятор своими руками можно собрать с помощью деталей из микроволновки. Основной компонент – трансформатор от СВЧ-печи, который станет силовым блоком. Он хорош возможностью создания целых 2,2 кВ – в безопасном режиме, в считанных десятках сантиметров от пользователей.
Нарастить с 2 кВ до 5-6 кВ можно с помощью добавляемых конденсаторов. Сердечник под высокочастотный трансформатор сгодится от устаревшего монитора.
Под первичную обмотку подходит медный кабель с толщиной 15 мм, под вторичную – с сечением до 50 мм2. Закрытие обмоток производится винилом и специальной трансформаторной бумагой.
Разрядники качественно получаются из обычных болтов и медных патрубков.
Клапан пуска аргона покупается готовым. Также в список покупок можно внести кнопку пуска вместе с её источником питания.
Как вариант применения подручных материалов можно взять части уже не микроволновки – а ненужного телевизора. Так, трансформатор ТДКС почти гарантированно будет в рабочем состоянии – он популярен для создания самодельной сварочной техники, поэтому его легко купить.
Схема которую автор демонстрирует на видео, вы можете скачать кликнув на картинку, и в открывшемся окне нажать правой кнопкой мыши и выбрать в пункт сохранить как.
Из катушки зажигания
Распространённость автомобильных катушек зажигания привела техническую мысль и к этой конструкции. Однако ввиду неполного сходства выходных характеристик с оптимальным уровнем всё же применять этот вариант не рекомендуется.
Катушка дополняется высоковольтным диодом и тиристорными сборками – для этого нужно владеть электротехникой. В ином случае дуга не будет гореть, а электробезопасность окажется под угрозой.
Будете ли Вы делать сами осциллятор
Да
33.33%
Нет
66.67%
Проголосовало: 3
Применение
Основное применение данного прибора, как уже было сказано выше, относится к сварке цветных металлов, хотя и не ограничивается этой сферой. Описываемое устройство с успехом может применяться в сочетании со сварочными аппаратами любого типа.
Использование осциллятора с трансформатором для сварки переменным током, позволяет устранить недостатки этого вида сварки, порождающие нестабильное горение дуги.
Более того, в этом варианте становится возможным кроме штатных электродов, использовать при сварке электроды, предназначенные для работы с постоянным током.
Это расширяет технические возможности сварочных трансформаторов переменного тока и позволяет с их помощью выполнять сварочные соединения, по качеству не уступающие тем, которые выполнены сваркой на постоянном токе.
Осциллятор, предназначенный для сварки алюминия, часто сочетается с . Алюминий является одним из самых «капризных» цветных металлов, не прощающих сварщику малейшей ошибки.
Он склонен к разбрызгиванию и быстрому сквозному прогару благодаря низкой температуре плавления. По этой причине, именно для работы с этим металлом актуально применение технологий, позволяющих работать малыми токами с высокой стабильностью сварочной дуги.
Основные ошибки
Чтобы не испытывать неудобств и не получать травм при эксплуатации данного прибора рекомендуется применять его исключительно по назначению – для соответствующего конструкции процесса. Теоретическую схему и готовую конструкцию лучше перед включением продемонстрировать опытному специалисту.
Для получения требуемой стабильности в работе иногда мало задействовать штатный источник питания. При постоянно меняющихся частоте и напряжении рекомендуется ввести в электроцепь так называемый автотрансформатор – он сгладит недопустимые колебания.
Планирование конструкции агрегата следует вести с запасом на погрешности и внешние влияния. Так, дроссель окажет неоценимую поддержку при сглаживании колебаний при их напряжении до 1 кВ и не позволит сгореть вторичной обмотке трансформатора, а конденсатор для блокировки будет защищать колебательный контур.
При прокладывании обмоток важно не допустить коротких замыканий – их легко предотвратить с помощью изолирующих материалов и пропитывания готовых жил специальными лаками (к примеру, бакелитовым).
Организация заземления – один из ключевых шагов в плане безопасности. Заземление позволяет избежать поражения электрическим током. Причём если основной вред от электричества наносится внутренним органам и крови, то оптимально планировать номинальную частоту тока до 300 кГц – так будут вызваны лишь ожоги кожи и верхних тканей.
Эксплуатационные условия
Осциллятор – это прибор, регистрация которого требуется в органах инспектирования электросвязи. К остальным условиям эксплуатации относятся такие требования и возможности:
- Агрегат может использоваться в закрытых помещениях и на улице.
- При дожде и снеге работать с прибором на открытом воздухе запрещено.
- Температурный режим функционирования находится в пределах от минус десяти до плюс сорока градусов.
- Эксплуатация устройства допускается при атмосферном давлении от 85 до 106 кПа и влажности не выше 98 процентов.
- Категорически не рекомендуется использовать аппарат в запыленных помещениях, особенно, где содержаться едкие газы или пары.
- Прежде, чем приступить к работе, необходимо позаботиться о надежном заземлении.
