Свой собственный сварочный аппарат всегда пригодится в хозяйстве, пусть и нечасто, но он бывает очень нужен, а иногда без него ну просто никак. Особенно, если вы привыкли что-то самостоятельно мастерить. Поэтому микросварка своими руками, изготовленная из подручных материалов и отслужившей свой срок бытовой техники - как раз то, что нам нужно.

Не будем рассматривать вариант покупки заводского сварочного аппарата, так как это будет требовать денег, а сразу пойдем по пути изготовления самодельной мини сварки в домашних условиях. Здесь есть несколько вполне доступных схем сварочных аппаратов для самостоятельного изготовления, но наиболее простым и малозатратным представляется аппарат контактной, либо точечной сварки.

Чтобы сразу не возникало сомнений, почему будем описывать именно вариант как , для этого четко определимся в том, что нам для этого не понадобятся теоретические знания курса электротехники и виртуозное владение слесарными навыками работ. Все будет просто, понятно и доступно.

Подготовка

Основной деталью всех электросварочных аппаратов является силовой трансформатор (если не рассматривать современное электронное сварочное оборудование, еще называемое инверторами). Поэтому, прежде всего, нам и понадобится его откуда-то взять и наиболее подходящий и доступный вариант для этого будет старая сломанная микроволновая печь. И чем она больше, тем для нас лучше. А точнее, тем мощнее будет ее трансформатор и сильнее наша сварка.

Старую микроволновку при желании найти не проблема, поискав ее или у ближайших знакомых (тех, кто побогаче), или заглянув на доски бесплатных объявлений, где их часто предлагают за символическую плату. Из внутренностей микроволновой печи нас будет интересовать всего одна деталь - это высоковольтный трансформатор.

Здесь сразу определимся, не вдаваясь особо в технические расчеты, что изготовленная из такого трансформатора от микроволновки контактная сварка будет способна генерировать сварочный ток от 800 до 1000 ампер. Этого тока вполне хватит для сваривания между собой полосок металла толщиной до 2 мм, причем даже из нержавеющей стали, что для простой сварки является сложной задачей.

Подготовка сварочного трансформатора

Высоковольтный трансформатор микроволновки представляет собой стальной сердечник, набранный из тонких стальных пластин и расположенных внутри его двух обмоток из медной проволоки. Нам понадобится та обмотка, что на вид поменьше, она считается первичной и будет намотана из более толстого проводника. Другая обмотка (та, что больше в размерах) будет вторичной и она нам просто не нужна. Вот ее в первую очередь и необходимо демонтировать из трансформатора.

Для этого надо разобрать трансформатор, а точнее - его сердечник, который набран из стальных пластин, плотно сжатых и скрепленных между собой двумя тонкими сварными швами. Здесь нам понадобится разрезать эти сварочные швы, для чего можно использовать либо ножовку по металлу, либо болгарку с тонким кругом.

Имейте в виду! Могут встречаться трансформаторы, скрепленные наружным жестяным кожухом и болтами. В этом случае просто раскручиваем болтовые соединения и аккуратно разжимаем кожух. Все, проблем с дальнейшей разборкой возникать не должно.

Выполняйте эту операцию по разборке трансформатора очень аккуратно, так как первичная обмотка нам еще понадобится, поэтому ни в коем случае не гнем и не царапаем ее при извлечении. А вот со вторичной обмоткой не церемонимся, ее можно резать и вытаскивать с помощью молотка и зубила по частям, так будет гораздо проще.

В результате мы имеем целую и неповрежденную первичную обмотку трансформатора и его стальной сердечник в виде двух разделенных частей.

Дальше, наматываем вторичную обмотку нашего будущего сварочного трансформатора. Вот здесь нам все-таки придется прикупить кусок нового медного провода в изоляции с сечением в 50 мм2 или около 8 мм в диаметре. Для этого мы берем его и обматываем вокруг центрального Ш-образного магнитопровода сердечника, делая два полных витка. Всего такого медного провода нам понадобится с учетом вывода на сварочные контакты примерно 50 см, единственное условие - обмотку надо сделать так, чтобы она была серединой проводника.

Затем собираем трансформатор, при этом первичная обмотка должна остаться на своем месте, а вместо вторичной должна быть помещена наша новая обмотка из медного провода. Скрепляем две части сердечника с помощью обычной двухкомпонентной эпоксидной смолы и зажимаем всю конструкцию в слесарных тисках на сутки. После высыхания эпоксидки трансформатор полностью готов к работе. Фото

Сборка конструкции

Сделав проверочные замеры простым тестером при подключении первичной обмотки к сети 220 В имеем на вторичной обмотке напряжение около 2 В, но при силе электрического тока примерно в 800 А (это не измеряется, а вычисляется - здесь верим на слово). Такой силы тока более чем достаточно для того, чтобы сделать прочное сварное соединение двух металлических пластин.

Теперь делаем корпус. Для этого можно использовать любые подручные материалы, такие как дерево, фанера, листы прочного пластика или оцинкованная жесть. Главное - разместить сам трансформатор и нижний контакт на прочном основании, так как одно из условий - это прочный контакт сварочных электродов со свариваемой поверхностью, который, в свою очередь, возможен при приложении больших усилий.

Осталось изготовить сварочные контакты и механическая часть нашего сварочного аппарата будет закончена. Один из контактов будет находиться снизу и он будет неподвижным, поэтому его основание лучше сделать из деревянного бруска длиной в 30 см, так легче будет крепить его к основанию. На конце бруска с помощью изготовленного кронштейна крепим сварочный электрод, к которому и подсоединяем один из проводов силовой обмотки трансформатора.

Сварочные электроды для микросварки можно изготовить своими руками из медного прутка с сечением от 5 до 10 мм в диаметре, делая небольшое заострение на конце в месте контакта со свариваемой поверхностью. Лучше, конечно, для этого использовать вольфрамовые стержни или специальные электроды для контактной сварки из сплава бериллиевой бронзы с добавками циркония.

Верхний контакт делаем в виде рычага. Для этого также можно применить деревянный брусок или не очень массивный металлический профиль в виде трубы небольшого диаметра. Единственно, что на металлическом рычаге конструкция крепления сварочного электрода будет сложнее, так как ее надо будет еще и изолировать. В основании рычага подвижного контакта обязательно предусматриваем пружину так, чтобы рычаг в нормальном состоянии постоянно находился в верхнем положении. Для этого можно использовать стальную пружину или эластичную резиновую ленту.

В завершении доделываем электрическую схему мини сварочника, подключив провод со стандартной вилкой для сети 220 В к концам первичной обмотки нашего силового трансформатора, причем обязательно при этом надо предусмотреть выключатель 220 В. Для этого подойдут как старый провод от микроволновки, так и любой выключатель, рассчитанный на напряжение 220 В и силу тока в 5 А, лучше, если это будет микровыключатель (микрик) нажимного типа.

Важно! Не забываем хорошо изолировать все электрические соединения и контакты.

Все, ваш собственноручно изготовленный мини сварочник для дачи или дома готов и, как оказалось, сделать его самому не так уж и сложно. Теперь вы сможете спокойно сваривать небольшие плоские детали из различных металлов, но для этого вам надо будет потренироваться и обрести практические навыки.

А также вы можете посмотреть на видео, как сделать контактную точечную сварку своими руками и как ей можно пользоваться.

В магазинах аппараты точечной сварки стоят не дешево, а этот инструмент пригодиться в хозяйстве каждого настоящего мужчины. Поэтому многие решают изготовить это оборудование самостоятельно, используя подручные материалы. Готовый аппарат позволит быстро и надежно соединить различные металлические элементы. Таким образом, ремонт разных конструкций можно будет провести дома, сэкономив на услугах профессионала. Главное преимущество изготовления своими руками – значительная экономия средств на приобретении.

Область применения очень широка. Его можно использовать как для ремонта старых конструкций из металла, так и для создания новых. Такой аппарат позволит с легкостью справиться с изготовлением ворот, лестниц, конструктивных элементов из металла.

Работа устройства напрямую зависит от электрического тока, который нагревает до определенной температуры некоторые участки стальных деталей, соприкасающихся между собой. В данный момент образуется сварное соединение, которое специалисты называют швом. При этом металлы соединяются между собой расплавами друг друга при точечном контакте. Качество выполненной работы напрямую зависит от вида металла, его плотности.

Также необходимо соблюдать таки правила:

• Сварочная цепь должна характеризоваться низким показателем напряжения (до 10 ватт);
• Процесс сварки должен длиться несколько секунд;
• Качественная сварка характеризуется минимальной зоной расплавливания;
• Большая сила тока сварочного импульса;
• Полученный после сварки шов должен выдерживать большие нагрузки.

Соблюдение всех вышеупомянутых правил гарантирует получение отличного результата. Изготовить аппарат для точечной сварки своими руками несложно, но нужно выполнять все действия в соответствии с рекомендациями специалистов.

Изготовление устройства

Качественный аппарат для сварки состоит из двух основных частей – контактного блока и источника сварочного импульса. Последний подает автоматически импульс. Сила тока должна быть в пределах 200 А на протяжении 0,03-0,1 с при питании от обычной электросети. Некоторые пользователи советуют выбрать устройство, позволяющее регулировать силу тока для работы с различными видами металла разной толщины.

Контактный блок должен характеризоваться основными требованиями:

• Хорошее прижатие сварочных поверхностей;
• При помощи точечного электрода необходимо подвести сварочный сигнал;
• Удержание заготовок после снятия импульса до полного затвердения.

Чаще всего можно встретить такие решения:

• заготовки зажимают между электродами;
• используют 2 разных электрода: точечный и плоский;
• одна из заготовок является нижним электродом.

Изготовление

Качественный точечный сварочный аппарат можно изготовить самостоятельно. Для этого можно использовать источник сварочного импульса, который использует принцип разряда конденсатора. Схема такого источника достаточно проста.

Сварочные аппараты для сварки с таким типом питания могут сваривать тонкие листы металла (до 0,5мм).

На выходе вторичной обмотки выделяется необходимая сила тока. На первичную обмотку происходит разряд конденсаторов, что способствует возникновению нужного сигнала. Конденсаторные разряды управляются тиристорами. Накопление заряда происходит от включенной вспомогательной цепи трансформатора. Необходимо использовать диоды, которые выпрямляют электрический сигнал.

Как же сделать аппарат?

Это устройство можно собрать из подручных средств. В первую очередь необходимо собрать из инвертора. Необходимо подготовить:

• трансформатор и ;
• диоды и дроссели.

Использование всех перечисленных деталей поможет избежать длительной настройки.

Чаще всего такие аппараты для точечной сварки аккумуляторов мужчины изготавливают из деталей ненужной микроволновки. Она может уже находиться у вас дома, а можно позаимствовать и у друзей. Изготовленная точечная сварка из таких деталей характеризуется мощностью около 800А.

Качественный споттер гарантирует отличный результат работы с тонким металлом. Для выполнения домашних задач зачастую этого результата вполне достаточно, ведь сварка металла происходит в определенных точка.

Для изготовления такого аппарата для контактной точечной сварки лучше выбрать большую микроволновку. Ведь в таких моделях мощный трансформатор. А это основа будущего оборудования.

Трансформатор представляет собой сердечник с двумя обмотками. Он держится за счет сварных швов, которые необходимо удалить ножовкой или болгаркой. Будьте аккуратны, ведь обмотка не должна быть поврежденной. После сердечник нужно разделить на 2 части, очистить от клея и бумаги.

Наматываем вторую обмотку трансформатора. Для этого используют кабель, который подходит к прорези трансформатора, который наматывают на 2 витка.

К основанию прикрепляют трансформатор эпоксидной смолой, сжимая тисками.

Вторичная обмотка позволяет увеличить мощность устройства.

Если вы желаете увеличить больше мощность, то можно использовать дополнительный трансформатор из еще одной микроволновки. Его присоединяют к первому.

Схема трансформатора

После того как обмотки будут соединены, можно проверять силу тока. Она не должна превышать 200А. Если значение выше, то могут возникнуть скачки напряжения, которые могут привести к негативным последствиям.

Напряжение должно выходить на первую обмотку. На выходе напряжение не должно превышать 2 вольт.

Для изготовления аккумулятора своими руками необходимо особое внимание уделить корпусу будущего оборудования. Для этого используют дерево. В задней части устройства должны присутствовать отверстия, которые будут отвечать за электроснабжение и выключение.

Изготовленный из дерева корпус сварочного аппарата должен быть отшлифован и покрыт лаком.

После изготавливают аппарат своими руками. Соединяют все детали, подготовить медные провода, которые будут выполнять роль электродов. Для их крепления можно использовать обыкновенную отвертку. Для качественной фиксации к корпусу трансформатор можно прикрепить саморезами. Помните о безопасности, заземление необходимо одеть на одну из клемм.

В устройстве данного аппарата точечной сварки следует предусмотреть дополнительный выключатель, закрепленный саморезами к корпусу. Таким образом, своими руками из сварочного аппарата вы сможете получить выгоду. Это и экономия на приобретении нового устройства и заработок на выполнении несложной работы.

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.

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.

Внешние характеристики электрических трансформаторов

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.

Магнитопроводы трансформаторов

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.

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.

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.

Пластины броневых магнитопроводов и галетные обмотки

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.

Намотка обмоток трансформатора на стержневом сердечнике

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.

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.

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.

Регулировка режима сварки реактивной катушкой

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.

Самодельный балласт сварочного трансформатора

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?

Примитивный держатель сварочного электрода

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.

Схема электродуговой сварки постоянным током

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.

Масляно-бумажные конденсаторы

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.

Броневой магнитопровод с немагнитным зазором

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

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.

Схема точечной контактной сварки

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.

Простая самодельная установка контактной сварки

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

Электрод контактной сварки в изолирующей втулке

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.

Пистолет и выносные клещи для контактной сварки

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 формирователя импульсов для контактной сварки

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.

Сварочное оборудование одно из самых используемых в современном промышленном производстве и в домашних условиях среди тех, кто любит и умеет работать руками. Современные аппараты стали довольно компактными. В первую очередь речь идет об инверторных устройствах.

Из-за преобразования переменного тока на высокой частоте трансформатор требуется очень маленький. Благодаря инверторам сварка своими руками стала более доступной, а сами аппараты приобрели мини размеры. Можно также встретить полезные мини аппараты для точечной сварки.

В быту компактные сварочные аппараты особенно востребованы. Для домашних условий обычно не требуется длительная работа прибора, иногда достаточно одного электрода, чтобы что-то приварить.

Кроме того, мини сварка прекрасно подходит для работ на высоте, ведь сварочный мини аппарат можно быстро и легко поднять вверх. Здесь полуавтомат не нужен, достаточно ручной дуговой сварки.

Для мелких работ производят легкие инверторные устройства. Они весят в пределах 2,5-6 кг, имеют сварочный ток до 200 А, габариты в пределах 20х20х30 см. Для облегчения переноски и работы в неудобных местах у аппаратов предусмотрены ремни.

Помимо дуговых, существуют и газовые мини сварочные аппараты. Они могут поместиться в чемодан. Комплект обычно включает небольшие по объему кислородные болоны, горелку и шланги.

Преимущества и недостатки

Маленький сварочный аппарат в первую очередь удобен при транспортировке и хранении. Малые габариты и вес, наличие ремня позволяют производить сварочные работы в труднодоступных местах. С ним можно работать практически везде, единственное требование – наличие сети 220 В.

В аппаратах предусмотрена регулировка сварочного тока. Специальные стабилизаторы обеспечивают стабильное горение электрической дуги, что позволяет получать качественный сварной шов.

Для начинающих сварщиков это очень удобные устройства. В сравнении с профессиональным сварочным оборудованием мини аппараты имеет невысокую стоимость.

Недостатки тесно связаны с достоинствами. Малые габариты и вес не позволяют создавать аппараты большой мощности. Как следствие, невозможность работать с электродами больших диаметров.

Невозможно варить толстостенные заготовки, поскольку для этого не хватает силы сварочного тока. На предельных режимах работы возникают проблемы из-за перегрева оборудования. Малые размеры сильно ограничивают функциональные возможности мини сварочного аппарата.

Детали и принцип работы

Мини инверторный сварочный аппарат делают с применением таких деталей:

• мостовой выпрямитель входного сетевого напряжения на мощных диодах;
• реле мягкого пуска;
• датчик сварочного тока;
• генератор высокой частоты;
• трансформатор;
• стабилизатор интегральный;
• фильтр низких частот;
• радиаторы на диоды и транзисторы;
• система охлаждения.

Работа происходит по следующей схеме. Переменный ток 220 В поступает на диодный выпрямитель и становится постоянным. Затем с помощью генератора превращается в ток высокой частоты. Получившийся переменный ток попадает в первичную обмотку трансформатора.

Так как трансформатор понижающий, то на выходе получается низкое напряжение, но достаточное для зажигания дуги. Ток высокой частоты вновь преобразуется на выпрямителе в постоянный ток.

С его помощью и варят металлические изделия. Благодаря наличию интегрального стабилизатора независимо от качества сетевого напряжения на выходе получается требуемое стабильное значение напряжения.

Характеристики некоторых моделей

Понятие мини со временем трансформируется. Совсем недавно все инверторные аппараты можно было отнести к категории мини по сравнению с трансформаторными традиционными сварочными аппаратами.

Теперь инверторные сварочные аппараты стали своего рода стандартом, и только более миниатюрные приборы называют мини аппаратами.

К категории мини относится инверторный аппарат «Спец мини 210». Он весит всего 2,5 кг и отличается компактными габаритами 190х200х290 мм. Максимальный сварочный ток составляет 210 А, потребляемая мощность 6 кВт, напряжение 220 В.

Старшая модель «Спец мини 250» имеет сварочный ток 250 А, мощность потребления 8 кВт, питается от бытовой сети 220 В, а вес составляет 4,2 кг.

Устройство «Радуга 180 мини» имеет сварочный ток 180 А, мощность 5 кВт и массу 6 кг. Все сварочные аппараты могут варить электродами от 1,6 до 4 мм. Одними из лучших в этом классе являются сварочные аппараты финского производителя «Кемппи», например, модель Kemppi Minarc 150VRD.

Этот аппарат способен работать в режиме ручной и аргонодуговой сварки. Он автоматически корректирует параметры дуги, а электроды может использовать любые, особых требований нет.

Устройство может работать в условиях повышенной влажности и пыли, при отрицательных и положительных температурах. Имеет малые габариты и вес около 4 кг.

Сложно сказать, какая модель сварочного аппарата является самой маленькой в мире, поскольку уже многие компании производят такие устройства. Причем ценовая палитра довольно широка. Наиболее доступными считаются китайские модели.

При соблюдении инструкции по эксплуатации мини оборудование прослужит долго. Главное, не превышать предельное время сварки, использовать только рекомендуемые марки и диаметры электродов, постоянно контролировать систему охлаждения .

Изготовление своими руками

Зачастую в домашнем хозяйстве скапливается много старых приборов типа телевизоров, микроволновок и прочего электрического добра. При желании их детали можно использовать для изготовления полезных устройств для сварки.

Точечная сварка

Самый простой вариант – применить точечную сварку. Иногда требуется соединить мелкие, тонкие металлические предметы. Здесь точечная сварка незаменима.

Она необходима для приваривания никелевой пластины к литиевому аккумулятору ноутбука при ремонте. Основные компоненты, которые требуются для изготовления :

• трансформатор малой мощности;
• диодный мост;
• батарея конденсаторов;
• автомат на 20А;
• мощное токовое реле;
• два медных прутка (жала от паяльников).

Чтобы сделать мини сварочный аппарат, из трансформатора нужно удалить вторичную обмотку. Вместо нее наматывают три витка .

Вторичную обмотку подсоединяют к диодному выпрямителю. Его выход подключается к батарее параллельно соединенных конденсаторов. Выходы конденсаторов через реле подключают к медным электродам.

Сварка осуществляется в два этапа. На первом этапе происходит зарядка батареи конденсаторов. На втором, при совмещении свариваемых деталей, прижатию к ним медных электродов и переключении реле, происходит разряд накопленной энергии.

Во время разряда протекает большой ток, расплавляющий металл в точке прижатия электродов. В результате после остывания детали надежно свариваются.

Миниатюрный инвертор

Прежде чем собирать малогабаритный инвертор, необходимо определиться с предельными параметрами работы устройства. Если аппарат должен варить с электродами до 4 мм, то величина сварочного тока должна быть 200 А.

Ток должен регулироваться в большом диапазоне. Аппарат должен работать от бытовой электрической сети 220 В. После этого можно подобрать простую схему прибора наиболее близко подходящего по параметрам.

Большую часть компонентов для мини аппарата можно взять из старых электрических приборов, но некоторые элементы придется приобретать в магазине.

Состав инвертора уже описывался, он практически одинаков для всех видов, различия в комплектующих и дополнительных функциях.

Для начала потребуется ферритовый сердечник Ш8х8. Первичная обмотка наматывается проводом ПЭВ 0,3. Количество витков 100. Вторичную обмотку мотают медным проводом сечением 1 мм2. Здесь витков всего 14-15.

Третья обмотка наматывается проводом ПЭВ 0,2 в количестве 15 витков. Четвертая и пятая обмотки мотаются проводом сечением 0,35 мм2 по 20 витков. В качестве системы охлаждения можно установить компьютерный вентилятор от старого блока питания.

Все элементы собирают на одной плате, транзисторные ключи устанавливают на радиаторы. Если имеется старый корпус от электроприбора, можно использовать и его.

На лицевую панель выводят световую индикацию в виде светодиода, разъемы для сварочного кабеля и ручку регулятора сварочного тока. Выключатель и предохранитель обычно устанавливается на задней стенке прибора.

Все типовые схемы проверены, так что при правильной сборке аппарат должен заработать сразу.

В домашнем хозяйстве часто требуется устройство точечной сварки, но купить его сложно из-за высокой цены. Между тем в нем нет ничего сложного, и изготовить устройство можно своими руками. Основой является трансформатор. Для личных нужд может быть изготовлена из микроволновки своими руками. Чтобы лучше разобраться с устройством, сначала надо понять, как оно работает.

Принцип действия устройства точечной сварки

Металлические детали помещаются между электродами из меди или латуни, которыми их прижимают друг к другу. После этого через них пропускается электрический ток, нагревающий место сварки докрасна. Детали становятся пластичными, а в месте стыка образуется жидкая ванночка диаметром около 12 мм. Под действием давления происходит сварка соединения.

Подача тока и разогрев происходят в виде импульса, после которого детали продолжают оставаться зафиксированными в одном положении, пока немного не остынут.

Представляя себе принцип работы, легче разобраться, как сделать точечную сварку самостоятельно.

Преимущества и недостатки точечной сварки

Основными преимуществами точечной сварки являются:

• экономичность;
• высокая прочность соединения;
• простота устройства;
• возможность изготовления своими руками;
• возможность автоматизации процесса в производственных условиях.

Контактная сварка не обеспечивает герметичность шва, что является основным недостатком.

Требования к машине для сварки

Изготовление сварочного аппарата своими руками

Из описания принципа работы становится ясно, что ручная точечная сварка прежде всего должна обеспечить нагрев деталей в месте контакта до температуры плавления. Мощность нагрева у аппаратов отличается, и нужно представлять себе, для каких целей самодельное устройство будет использоваться.

Детали для изготовления:

• трансформатор;
• изолированный провод диаметром от 10 мм;
• электроды;
• выключатель;
• наконечники;
• болты;
• подручный материал для изготовления корпуса и сварочных клещей (фанера, деревянные бруски).

Аппараты делают в основном настольными. Переносные устройства широко используются и часто не уступают стационарным.

Клещи для точечной сварки

Электроды вставляются в наконечники, а последние крепятся на концах сварочных клещей, изолированных друг от друга. Проще всего изготовить их из деревянных брусков вместе с корпусом, сделанным из фанеры.

Перемещается только верхний рычаг, а нижний крепится к основанию. Силу сжатия требуется обеспечить как можно больше, особенно когда нужно сварить толстые листы металла. Для этого нужен мощный рычаг. Его нужно подпружинить, чтобы электроды в исходном состоянии были разомкнуты. В домашних условиях целесообразно обеспечить прижатие не более чем на 30 кг. Ручка может быть длиной до 60 см, а электроды крепятся ближе к оси вращения, чтобы плечо было 1:10. В промышленности для необходимого прижатия деталей с регулируемым усилием применяют пневматические и гидравлические приспособления.

На ручку удобно вывести выключатель. Он будет подключен к первичной обмотке, по которой протекает небольшой ток. Аппаратом также управляют с помощью через ножную педаль. Вторичная обмотка и корпус трансформатора заземляются.

Сборка трансформатора

Когда делается точечная сварка из микроволновки своими руками, основной деталью устройства является трансформатор мощностью 700-1000 Вт. Чем выше она будет, тем лучше. Трансформатор от микроволновки имеет сварную конструкцию. У него нужно снять только вторичную обмотку, не повредив при этом первичную. На выходе необходимо получить сварочный ток не менее 500 А. Для этого нужно намотать сверху первичной обмотки новую, из провода диаметром не менее 1 см. Для нее в прорезях трансформатора остается зазор, через который проходят 2-3 витка толстого изолированного провода, плотно входящего в проем между сердечником и первичной обмоткой. Устройство на 1 кВт подойдет для сваривания пластин толщиной до 3 мм.

Точечная сварка из микроволновки своими руками создает ток во вторичной обмотке до 2 тысяч А. При его большей величине будут заметны скачки напряжения в сети и в квартире это может оказать негативное влияние на работу электронных приборов. В частном доме можно применять более мощное устройство.

Как разобрать микроволновку - это не проблема. Важно, чтобы ее трансформатор обеспечивал необходимую мощность. Часто для ее увеличения применяют два одинаковых подключаемые параллельно друг к другу. Для этого схема точечной сварки создается из двух одинаковых вторичных обмоток с соединением одноименных выводов на входе и выходе. При этом достигается увеличение мощности в 2 раза без изменения напряжения. Сварочный ток также удвоится. Важно не перепутать выводы, чтобы не произошло короткое замыкание. В результате можно будет сваривать пластины толщиной до 5 мм.

При последовательном соединении вторичных обмоток выходное напряжение каждой из них суммируется. При этом также следует избегать ошибочного подключения в противофазе. Для этого на выход подключается нагрузка и вольтметром измеряется переменное напряжение.

Трансформаторы крепятся к основанию корпуса и заземляются.

Изготовление электродов

Для изготовления электродов легче всего найти медные стержни. Для небольшого устройства их можно сделать из жала мощного паяльника. Электроды быстро теряют форму, и их нужно периодически подтачивать. В них сверлится отверстие, через которое болтами производится соединение с проводами вторичной обмотки.

Требования к электродам:

• прочность при рабочей температуре;
• легкость механической обработки;
• высокая тепло- и электропроводность.

В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют медные сплавы с добавками вольфрама и хрома или бронзы, содержащие кобальт и кадмий. ЭВ считается лучшим сплавом.

Нижний электрод устанавливается неподвижно, а верхний крепится к верхнему рычагу. Важно обеспечить их надежную изоляцию.

Подключение аппарата к сети производится автоматическим выключателем на 20 А.

Подключение проводов

К электродам подключаются провода, длина которых должна быть как можно меньше. Их припаивают к медным наконечникам. Отдельные жилы провода также спаивают между собой, поскольку при большом токе места контактов могут окислиться, и мощность теряется. Обжимать наконечники не рекомендуется, так как в местах контакта возникает дополнительное сопротивление.

Технология контактной сварки

Сварка производится только после прижатия электродов, иначе они могут подгореть. Основные параметры сварки следующие:

• сила тока;
• длительность импульса;
• сила прижатия электродов;
• форма и размеры электродов (сфера, плоскость).

Максимальное сжатие создается при пропускании тока и короткое время после него. При этом металл успевает кристаллизоваться, и соединение получается более прочным.

Аппарат желательно охлаждать вентилятором. Надо следить за температурой электродов, проводов и обмоток трансформатора. В случае их разогрева делается перерыв в работе.

Время точечной сварки зависит от величины тока и подбирается опытным путем. Обычно это несколько секунд. Соединяется преимущественно листовой материал, но могут быть и стержни.

Режим сварки может быть жестким и мягким. В первом случае подается большой ток и создается большое усилие сжатия при малой продолжительности импульса (не более 0,5 сек). Жесткий режим подходит для сварки сплавов из меди и алюминия, а также легированных сталей. Мягкий режим отличается большей продолжительностью импульса. Он больше подходит для домашних условий, где не всегда удается достичь необходимой мощности. Свариваются заготовки из обычных углеродистых сталей.

От диаметра контактной поверхности электрода зависит давление, и величина пятна сварки.

В домашних конструкциях аппаратов точечной сварки величину тока обычно не регулируют. В основном делается ориентация на длительность нагрева, а контроль производится по изменению цвета деталей. Если требуется регулирование напряжения, можно применять лабораторный автотрансформатор, подключаемый на входе. Чтобы при большом токе не перегорала его обмотка при замыкании колесиком, применяют устройства со ступенчатым регулированием напряжения.

Применение точечной сварки

Домашнему мастеру контактная сварка нужна для мелкого ремонта, когда надо соединить небольшие листы металла. Она применяется для замены аккумуляторов электроинструмента, ноутбуков и аналогичной техники, чтобы сократить расходы на замену элементов питания. Высокая скорость процесса не позволяет деталям перегреваться.

Заключение

Выбор на рынке большой, но их стоимость остается высокой. Кроме того, сложно подобрать нужные параметры. Устройство можно сделать самостоятельно, а все необходимое найти дома или в своей мастерской. Точечная сварка из микроволновки, своими руками собранная, надежно работает и обеспечивает необходимый мелкий ремонт деталей, если все параметры правильно подобраны. Здесь важно понять, для каких целей она изготавливается.