Импульсный сварочный аппарат своими рук

Импульсная сварка своими руками

Импульсная сварка — что это такое? По сути своей, это обычная электродуговая сварка, в процессе которой подаются дополнительные кратковременные импульсы. Просим не путать данный тип сварки с точечным. Импульсная точечная сварка и импульсно-дуговая сварка — два кардинально разных метода соединения металлов.

Но что, если вы хотите испробовать в своей практике данный метод соединения металлов, но не хотите тратить много денег на покупку качественного сварочного аппарата? Решение есть! Можно сделать самодельную импульсную сварку. Импульсная сварка своими силами собирается за полтора-два часа, а все комплектующие стоят недорого. В этой статье мы подробно расскажем, как своими руками сделать импульсную сварку и каков наш опыт использования самодельного сварочного аппарата.

Сборка импульсной сварки

Преобразователь

Начнем со сборки преобразователя. Который также называют силовой частью сварочного аппарата. Ниже вы можете видеть подробную схему сборки.

Также мы привели несколько таблиц со спецификациями используемых комплектующих.

Схема управления

Ниже приведена понятная и рабочая схема управления, а также видна небольшая часть схемы запуска аппарата.

Как и при сборке преобразователя мы привели несколько таблиц со спецификациями используемых комплектующих.

Плата

Ниже вы можете видеть схематичное изображение печатной платы.

А вот схема расположения всех элементов на плате.

Обращаем ваше внимание, «мягкий запуск» размещается на плате управления.

Прибор в сборе

Ниже вы можете видеть прибор в сборе. Это его простейший вид. Не хватает корпуса с вентиляторами, платы управления (ее нужно прикрепить к самому корпусу), разъема для сварочного тока, а также сетевого фильтра и предохранительного автомата (тоже крепится к корпусу).

Опыт применения

Наш опыт показал, что устройство, собранное по данным схемам, работает практически безотказно. Мы остались довольны функционалом и качеством получаемых швов. Конечно, с помощью такого агрегата вы не сможете выполнить профессиональные сварочные работы, но оно и не нужно. Такой самодельный сварочник подойдет для импульсной сварки забора или теплицы. Словом, он не подведет ни одного домашнего умельца, при этом его сборка обойдется очень дешево.

Собранный по данным схемам сварочник предназначен для работы в сети 220В. Но на нашей памяти случались ситуации, когда напряжение было нестабильным, особенно на даче. Тем не менее, дуга горела стабильно, зажигалась довольно просто. Да, это не профессиональная микроимпульсная сварка, но все же. Кстати, рекомендуем использовать в работе с таким самодельным аппаратом только плавящиеся электроды. Сварка плавящимся электродом куда эффективнее и неплохо стабилизирует горение дуги.

Естественно, для сборки нам понадобилось потратить свое личное время и силы. Но конечная стоимость самодельного аппарата для импульсной сварки оказалась в несколько раз ниже, тем у бюджетных моделей из магазина. При этом самодельное устройство отлично справляется со своими функциями.

Преимущества самодельного аппарата

Помимо цены у самодельного аппарата для импульсной сварки есть множество других преимуществ перед моделями, продающимися в магазине. Первое преимущество — малое потребление тока. Если вы включите обычный аппарат из магазина в бытовую розетку у себя на даче и сварите калитку, например, то вскоре получите счета за электроэнергию и неприятно удивитесь. К тому же, подключать такой аппарат к бытовой розетке просто опасно, автоматы могут не выдержать такой мощности.

Не забывайте и о габаритах покупных аппаратов. Их просто невозможно спокойно перенести в руках с места на место. На заводах сварщики просто используют очень длинные провода, чтобы не перемещать такой аппарат по цеху. При этом цена на такие провода очень высока, и мы не думаем, что вы захотите тратить лишние 100$ на кабели. А вот самодельный аппарат весит немного и его можно легко перемещать.

Также у покупных аппаратов есть свои производственные возможности, и они редко превышают 80%. А зачастую находятся на отметке в 50%. Это значит, что такой аппарат просто не может раскрыть весь свой потенциал. Происходит это из-за того, что большой и технически сложный сварочник сильно нагревается и ему требуется много времени на остывание. По этой причине вы также не сможете варить дольше 2-3 минут подряд.

У самодельного сварочника, собранного по нашим схемам, нет таких недостатков. В нем нет реактивных токов, так что практически вся электроэнергия используется. Вы без проблем можете подключить такой сварочник к домашней розетке и не беспокоиться о счетах за электричество и возможном времени работы. Ведь мощность нашего самодельного прибора лишь немного больше, чем мощность обычного утюга.

С помощью самодельного аппарат для импульсной сварки можно варить более 20 минут, что точно больше, чем положенные 2-3 минуты у аппарата их магазина. А вес такого самодельного прибора не превышает 10 килограмм. Это то, что нужно для домашнего мастера.

Какие еще есть достоинства? Ну вы можете на этапе сборки еще больше удешевить конструкцию. Например, в качестве сварочных кабелей использовать провода с меньшим сечением, достаточно 12 квадратных миллиметров. А для питания аппарата можно использовать провода от бытовых удлинителей.

Особенности

Сварка своими руками с применением самодельного сварочника имеет ряд особенностей. О них мы и поговорим ниже.

В ходе работ дуга может гореть нестабильно. Чтобы это исправить нужно использовать трансформатор с большой степенью индуктивности. Но учтите, что в таком случае значение тока может уменьшится. Это, конечно, минус. Ведь зачастую такие сварочные аппараты работают с переменным током и по умолчанию имеют маленький диапазон регулировки тока, а вместе с тем и низкий коэффициент полезного действия.

А вот у аппаратов, работающих на постоянном токе, сам ток стабилизируется благодаря отдельному дросселю. В некоторых моделях может быть сразу два дросселя. Поэтому время восстановления дуги существенно сокращается, а значение сварочного тока увеличивается.

Вывод очевиден: нужно, чтобы сварочник работал на постоянном токе. Но учтите, что необходимо следить за индуктивностью дросселя. Если она будет слишком большой, то вы не сможете нормально зажечь дугу и электрод просто начнет прилипать к металлу. Можно ли добиться быстрого поджига дуги и стабильного сварочного тока? Конечно. Но для этого нужно сделать так, чтобы индуктивность дросселя была низкой, при этом частота тока была высокой.

Вместо заключения

Самодельный аппарат для импульсной дуговой сварки — это отличная вещь для всех дачных умельцев. При минимальных финансовых затратах вы получите удобный рабочий инструмент, который позволит вам выполнять большое количество самых разнообразных сварочных работ. Вам не придется просить соседа или искать какого-то сварщика на стороне, чтобы сварить теплицу или ворота. При этом самодельный прибор вполне надежен, поскольку в нем используются простые комплектующие. Можете добавить к ним прочный металлический корпус, и тогда вам аппарат будет служить долгие годы.

Источник

Импульсный электродуговой сварочный аппарат

В нашем коллективе давно витала идея создания небольшого, компактного, лёгкого, но в то же время приемлемого по параметрам сварочного аппарата. Однако, наша частичная безграмотность и неосведомлённость не позволяла нам решить проблему, так сказать, «с ходу».

Единственное, что мы знали, что напряжение холостого хода у всех «обычных» аппаратов — около 60-ти вольт, а токи достигают 150-200 ампер.

Но. но тут мы узнали, что идея наша не нова, и некоторые уже для себя её давным давно решили. Одним умельцем был изготовлен электродуговой сварочный аппарат, который при токе сварки от 30-ти до 80-ти ампер имел вес всего 7.5 кг и запросто умещался в дипломате.

Некоторые скажут: «Маловато! Маловато будет!». А что, для того, чтобы варить автомобиль вполне достаточно, да и забор на даче в случае чего подварить хватает.

Главное, что этот аппарат можно было подключать в обычную бытовую розетку

220 вольт! (Его КПД — больше 85%).

Этот сварочный аппарат послужил прообразом для воплощения нашей идеи.

Естественно, что в первоначальную схему было внесено масса изменений.

Во-первых, возбуждение преобразователя было сделано от внешнего генератора (в той схеме преобразователь «самовозбуждающийся» с насыщающимся выходным трансформатором).

Во-вторых, добавлена схема «мягкого» запуска для предотвращения перегорания диодов сетевого выпрямителя в момент включения в сеть.

В-третьих, для измерения тока первичной обмотки (а вместе с ним и во вторичной) был применён компаратор 554СА3 (вместо схемы на транзисторе КТ315 и тиристоре КУ112).

В-четвёртых, были разделены выходные обмотки и выходные выпрямители.

После всех доработок, изменений и расчётов была рождена схема, с которой мы вас сейчас познакомим.

Преобразователь. Силовая часть сварочного аппарата

Ниже приведена так называемая «силовая» часть.

Спецификация деталей «силовой части»

0,1 мкФ х 250 В

Обозначение на схеме	Марка элемента	Примечания
ДИОДЫ
VD1 — VD8	КД 203	Установлены на радиаторах
VD9 — VD11	КД 226Д
VD12	КД 102Б
VD13	КД 522
VD14, VD15	КД 102А
VD16 — VD17	КД 213А
VD18 — VD19	КД 212А
VD20 — VD21	КД 212А
VD22 — VD27	КД 209А
VD28 — VD29	КС162А
VD30	КД 2990А (КД 2997А)
VD31 — VD42	КД 2997А
ТИРИСТОР
VT1	Т122-25-6	Установлен на радиаторе
ТРАНЗИСТОРЫ
VT2 — VT3	КТ 315Г
VT4	КТ 209М
VT5 — VT6	КТ 972А
VT7 — VT8	КТ 878А	Установлены на радиаторе
МИКРОСХЕМЫ
DA1	142КРЕН5А
ТРАНСФОРМАТОРЫ, ДРОССЕЛИ
Т1	См. примечания	См. намоточные данные
Т2	Ш10х10 НМ-2000
Т3	К12х8х3 НМ-2000
Т4 — Т5	2хК20х10х НМ-2000
Т6	2хК28х16х9 НМ-2000
Т7	2хШх20х28 НМ-2000
L1 — L4	ПХ 4748003 (. почему-то изготовлены на «железе». )	(применялись в БП ЭВМ «ЕС»)
РЕЗИСТОРЫ
R1	10 Ом не менее 5 Вт
R2	10 кОм 2 Вт
R3	Переменное 1кОм
R4	1 кОм
R5	22 кОм
R6	150 кОм
R7	10 кОм
R8	27 кОм
R9	10 кОм
R10	10 кОм 2 Вт
R11	1,5 кОм
R12	1,8 кОм
R13-15	Общее: 470 Ом не менее 25 Вт
R16 — R17	0,5 Ом 2 Вт
R18 — R20	Общее: 0,01 Ом не менее 5 Вт
R21, R23	2,2 кОм
R22, R24	6,8 кОм
R25	1,2 кОм
R26	68 кОм
R27 — R28	750 Ом
R29	200 Ом
R30	Переменное 1кОм
R31 — R34	47 Ом
КОНДЕНСАТОРЫ
С1	0,47 мкФ х 800 В
С2	10,0 мкФ х 350 В
С3	0,047 мкФ х 600 В
С4	0,022 мкФ
С5	0,1 мкФ х 50 В
С6	0,1 мкФ
С7	0,047 мкФ
С8	0,047 мкФ х 800 В
С9 — С12	Суммарно 2000,0 мкФ х 350 В
С13	Подбирается при настройке
С14	Подбирается при настройке
С15, С16	56 пФ
С17
С18	470,0 мкФ х 35 В
С19, С21, С23, С25, С27, С29, С31	0,1 мкФ
С20	470,0 мкФ х 16 В
С22, С26, С30	10,0 мкФ х 16 В
С24, С28	68,0 мкФ х 35 В
С31 — С34	0,022 мкФ

Схема управления: задающий генератор, компаратор, схема запуска.

Схема управления и часть схемы запуска:

Спецификация деталей схемы управления

Обозначение на схеме	Марка элемента	Примечания
ДИОДЫ
VD1	КД503	Любой маломощный
ТРАНЗИСТОРЫ
VT1, VT8, VT9	КТ315	Возможны любые аналоги
VT2 — VT5	КТ361	Возможны любые аналоги
VT6, VT7	КТ605БМ	Возможны любые аналоги
МИКРОСХЕМЫ
DA1	К155ЛА3 (ЛА12)	Возможны любые аналоги
DA2	К544СА3
DA3	К155АГ3
DA4	К155ТМ2 (К1531ТМ2)	Возможны любые
DA5	К155ЛА1 (К155ЛА6)	Возможны любые аналоги
РЕЗИСТОРЫ
R1, R2, R5, R8, R10	2,2-4,7 кОм	В зависимости от применяемых микросхем
R3	27 кОм
R4	4,3 кОм
R6	Подбирается при настройке	В справочнике по микросхемам под редакцией Шило есть графики расчёта длительностей импульсов, получаемых с одновибратора 155АГ3
R7	Подбирается при настройке
R9	330 Ом
R11, R13, R15, R17	3,3 кОм
R12, R14, R16, R18	2,7 кОм
R19, R21	680 Ом
R20, R22	1,5 кОм
R23, R24	1,2 кОм
КОНДЕНСАТОРЫ
C1	1000 пФ
C2	56 пФ
C3	Подбирается при настройке	В справочнике по микросхемам под редакцией Шило есть графики расчёта длительностей импульсов, получаемых с одновибратора 155АГ3
C4	Подбирается при настройке
C5	1000 пФ

Чертеж печатной платы:

Схема расположения элементов на плате

Обратите внимание, что схема »мягкого запуска» (кроме элементов R1, C2) размещена на плате управления.

Вид устройства в сборе

На фото слева не показаны:

• корпус устройства с дополнительными вентиляторами;
• элементы крепления к корпусу;
• плата управления (крепится на корпусе устройства и соединяется гибким жгутом к плате управления токовыми ключами);
• разъём «сварочного тока»;
• сетевой фильтр и предохранительный автомат (крепятся на корпусе устройства).

Как известно, напряжение на дуге в режиме сварки обычно составляет около 20-24 вольт. В режиме разрезания металла напряжение может достигать и 30-36 вольт.

Для поддержания дугового разряда достаточно не очень высокого ннапряжения пробоя, всего несколько вольт. Но для нормальной «поддержки» дугового разряда время деионизации молекул газа (воздуха, продуктов «горения») в зоне дуги должно быть значительно больше времени восстановления напряжения пробоя ионизированного газа.

Для сухого воздуха со стандартным атмосферным давлением это время составляет около 50-ти миллисекунд. Для восстановления дуги при таких условиях необходимо напряжение пробоя выше 25-30ти вольт. «Обычный» сварочный аппарат (трансформаторный) работает от сети переменного тока частотой 50Гц, при этом время восстановления дуги не может превышать 20-25мс.

По причине этого сварочные аппараты переменного тока обычно имеют напряжение холостого хода 60-80 вольт. Время восстановления в среднем составляет 25-35 миллисекунд.

Для увеличения стабильности дуги желательно, чтобы источник (в данном случае трансформатор) имел достаточно большую индуктивность. Но, с другой стороны, увеличение индуктивности сварочного трансформатора ведёт к увеличению его реактивного сопротивления, а значит к уменьшению тока на дуге.

Очень часто сердечник сварочного трансформатора выполняют ввиде незамкнутого магнитопровода с регулируемым зазором. По этим причинам сварочные аппараты переменного тока имеют достаточно узкий диапазон регулировки тока, большие габариты, вес и низкий КПД.

У аппаратов постоянного тока элементом стабилизации тока служит отдельный дроссель (иногда два дросселя). Время восстановления дуги у таких сварочных аппаратов может быть сокращено до 10-25мс, за счёт этого напряжение холостого хода может быть понижено до 40-50В.

Казалось бы теперь индуктивность стабилизируещего дросселя можно увеличивать и увеличивать, но при слишком большой индуктивности дросселя становится достаточно трудно зажечь дугу, возникает так называемый «эффект прилипания электрода».

Чтобы добиться хорошей стабильности дугового разряда и хорошего «зажигания» желательно, чтобы индуктивность стабилизирующего дросселя была низкой (для быстрого увеличения тока в момент зажигания) и частота тока была как можно выше (чтобы уменьшить время восстановления дуги).

Как известно, в промышленной электросети напряжение переменного тока составляет 220 вольт, а частота — 50 герц, и с этим приходится мириться. Увеличить частоту переменного тока можно только используя выпрямитель и преобразователь напряжения. Также, по причине того, что трансформатор сварочного аппарата кроме активного сопротивления имеет также и реактивное (без нагрузки трансформатор работает как индуктивность), то даже при отсутствии тока во вторичной обмотке, через первичную обмотку всё равно протекает достаточно большой ток.

Хотя при «холостом ходе» сварочный аппарат потребляет не очень большое количество энергии, реактивная составляющая тока может быть достаточно велика. При работе аппарата вектора «реактивного» и «активного» токов складываются, и суммарный ток может достигать значительных величин. По этой причине обычный сварочный аппарат нельзя подключать к бытовой электрической розетке, так как электрические провода должны иметь достаточно большое сечение, и предохранительные «автоматы» должны быть расчитаны на большой ток (до 50-ти и более ампер).

Габариты и масса стандартных сварочных аппаратов также не позволяют использовать их в качестве переносных. При работе, для того, чтобы не переносить сам аппарат, сварщики просто используют длинные соединительные провода. Сечение таких проводов доходит до 20-ти и более кв.мм. Естественно, что и стоимость самих соединительных проводов (в денежном эквиваленте) может быть сопоставима со стоимостью самого сварочного аппарата.

Также любой сварочный аппарат имеет такой параметр, как КПВ, выраженный в процентах (отношение: время работы/время остывания + время работы). В редких случаях данный параметр превышает 80%, чаще всего встречаемый параметр КПВ=50% (тут имеются ввиду режимы максимальных токов).

Многие производители указывают кроме КПВ также и продолжительность непрерывной работы, которая иногда не превышет дву-трёх минут.

Сварочный аппарат постоянного тока, собранный по схеме «Выпрямитель -> Вч. преобразователь -> Выпрямитель+дроссель» лишён указанных недостатков. В силу того, что отсутствуют реактивные токи в питающей сети, а при работе аппарата практически 85% энергии «идёт в дело», данный аппарат можно безболезненно подключать к обычной бытовой розетке, не беспокоясь о том, что проводка может перегореть (потребляемая аппаратом мощность при максимальных режимах работы немногим больше превышает мощность бытового утюга).

КПД у такого аппарата, если и не 100%, то, во всяком случае, где-то рядом, да и продолжительность непрерывной работы намного больше, чем 20 минут. Если учесть вес аппарата — не более 10 кг -, то отпадает необходимость в длинных соединительных проводах, гораздо проще просто поднести аппарат к месту работы.

Сечение проводов также можно уменьшить. Для «сварочных» проводов достаточно сечения 12 кв.мм. (при длинне 2-3 метра), а в качестве «питающих» проводов вполне можно употреблять бытовые электроудлинители, важно только, чтобы максимальный ток для выбранного удлинителя был не менее 10-ти ампер.

Хочу также отметить, что если Вы всё-таки соберёте себе такую штуковину, то останетесь весьма довольны ею. Никто из нас никаких навыков сварщика никогда не имел, однако, когда пришла необходимость подварить калитку на даче, агрегат здорово выручил.

Несмотря на то, что «дачное» напряжение — было далеко не 220V, дуга была стабильной, зажигалась с пол-пинка, не было эффекта прилипания электрода, да и получившийся шов был по качеству как у заправского сварщика.

Конечно же, без трудовых и материальных затрат не обойтись, но, себестоимость нашего агрегата (по крайней мере для нас) оказалась куда ниже, чем цены того двухпудового дерьма, что продаётся сейчас на каждом углу (даже с импортными наклейками).

Источник