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.

Многие не желают зависеть от обстоятельств. Если вдруг потребовалась сварка, то хочется решить проблему в своей мастерской. Аппарат для контактной сварки своими руками – это решение в нужном направлении.

Для выполнения контактной сварки своими руками необходимо приобрести или изготовить самому специальный аппарат.

Конечно, если надо сварить большие металлические конструкции, то контактной сварке трудно конкурировать с другими видами. В то же время в домашних условиях велика потребность в сварке небольших деталей. Такие задачи становятся легко разрешимыми, если сделать свой аппарат контактной сварки.

Основы контактной сварки

В общем случае контактная сварка представляет собой сварку при помощи электрического тока, когда он проходит через зону контакта свариваемых металлов под действием сжимающего давления. Принцип контактной сварки основан на том, что в момент подачи электрического тока в месте контакта двух металлов возникает дуга, которая расплавляет их. Длительность воздействия сварочного тока очень мала (0,01-0,1 с). Основными параметрами любой контактной сварки являются: сила сварочного тока, время приложения тока и величина сжатия металлов в зоне контакта. Различают следующие основные : точечная, рельефная, шовная и стыковая сварка.

Основы конструирования аппаратов

Для проведения контактной сварки необходимо собрать аппарат контактной сварки. При изготовлении аппарата и приспособлений необходимо учитывать несколько основных правил. Обычно для бытовых целей используются аппараты точечной или стыковой сварки. Затем следует подумать, какой будет аппарат – стационарный или переносной, что определяет его массу и габариты. Необходимо определиться с основными параметрами аппарата:

1. Вид сварочного тока (переменный, постоянный) и его сила.
2. Напряжение в зоне сварки.
3. Длительность сварочного импульса.
4. Количество и вид электродов.
5. Простота аппарата.

Любой аппарат контактной сварки содержит электрическую и механическую часть. Электрическая часть включает источник сварочного тока, систему регулирования основных параметров и контактный блок. Механическая часть должна обеспечить крепление свариваемых заготовок, а также приложение сжимающей нагрузки.

Источник сварочного тока

Главным элементом аппарата точечной контактной сварки является источник сварочного тока, т.е. короткого импульса тока. Наиболее распространены источники тока, использующие накопление энергии и разряд конденсаторов. Одна из простых схем такого источника основана на подаче постоянного тока с вторичной обмотки трансформатора, на первичную обмотку которого разряжается конденсатор (на рис. 1 – схема источника питания).

Рисунок 1. Схема источника питания.

Первичная обмотка выходного трансформатора Т2 связана с входной электрической сетью так, что одна ветвь схемы проходит через диагональ выпрямительного моста (диоды V5-V8). При этом управление осуществляется через тиристор V9, соединенный с пусковой кнопкой «Импульс», за счет его присоединения во вторую диагональ моста. Накопление энергии осуществляется в конденсаторе С1, расположенном в цепи тиристора V9 и подсоединенном к диагонали моста. Разряд конденсатора через эту цепь поступает на первичную обмотку выходного трансформатора Т2. Зарядка конденсатора С1 осуществляется от вспомогательной цепи, подключение которой происходит при выключении основной цепи.

Такой источник сварочного импульса работает следующим образом. Зарядка конденсатора С1 идет в то время, когда отключен выходной трансформатор Т2. При нажатии пусковой кнопки «Импульс» зарядка конденсатора прекращается и происходит его разряд на регулируемый резистор R1, соединенный с первичной обмоткой трансформатора Т2. Управление параметрами разряда осуществляет тиристор V9. Длительность сварочного импульса регулируется с помощью переменного резистора R1, на который и происходит разряд. При выключении кнопки процесс зарядки конденсатора возобновляется.

Рекомендуемые детали для схемы: конденсатор C1 емкостью 1000 мкФ на рабочее напряжение до 25 В; тиристор ПТЛ-50 или КУ202, входной трансформатор T1 мощностью 10 Вт на напряжение в обмотках 220/15 В. Выходной трансформатор T2 лучше изготовить своими руками: первичная обмотка – провод ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм, 300 витков; вторичная обмотка – медная шина 20-25 мм², 10 витков. Выходные параметры аппарата: сила тока до 500 А, длительность импульса до 0,1 с.

Увеличение мощности источника тока

Рисунок 2. Схема источника повышенной мощности: 1. принципиальная схема; 2. обмотка трансформатора Т2; 3. схема подключения пускателя.

Для увеличения мощности сварочного импульса можно внести некоторые изменения в устройство. Подача тока производится через бесконтактный магнитный пускатель типа МТТ4К (рабочий ток до 80 А). В цепь управления вводятся по 2 тиристора (рис. 2), 2 диода КЦ402 и резистора R1-R2. Время срабатывания контролируется реле времени РЭС. В качестве накопителей энергии рекомендуется батарея конденсаторов С1-С6 из 6 штук (на рис. 2 – схема источника повышенной мощности: 1) принципиальная схема; 2) обмотка трансформатора Т2; 3) схема подключения пускателя).

Рекомендуется устанавливать следующие детали: конденсаторы С1-С6 электролитические емкостью 47 мкФ, 100 мкФ и 470 мкФ (по два каждого типа) на рабочее напряжение 50 В; реле времени РЭС42 или РЭС43 на напряжение 20 В. Трансформатор Т2 имеет первичную обмотку из провода диаметром 1,5 мм, вторичную обмотку – из медной шины сечением 60 мм² (количество витков – 4-7). Сварочный ток такого аппарата до 1500 А.

Изготовление выходного трансформатора

Одним из важнейших элементов оборудования является выходной сварочный трансформатор. Его изготовление следует начинать с подбора наборного сердечника. Следует использовать стандартный сердечник общим сечением не менее 60 см². Стяжка наборных элементов производится при помощи уголка или полосы и закрепляется болтами диаметром 8 мм. Первичная обмотка наматывается проводом ПЭТ или ПЭТВ вручную на одну из сторон сердечника. Витки располагаются равномерно по длине сердечника. Концы обмотки выводятся на панель и закрепляются в соединительной колодке. Вторичная обмотка изготавливается на второй стороне сердечника из медной шины. Предварительно медная шина изолируется фторопластовой лентой или тканевой изолентой. На концах шины, выведенных наружу, сверлятся отверстия для болтового присоединения кабеля. Поверх обеих обмоток накладывается изоляционный слой.

Конструкция контактного блока

Самое простое устройство контактного блока подразумевает подачу тока непосредственно на свариваемые детали. Такой способ используется в стыковой сварке. Для обеспечения контакта используются зажимы типа крокодил.

Более сложная система подразумевает непосредственное подключение тока только на наиболее массивную деталь. Второй контакт обеспечивается подвижным верхним электродом, который подается в зону сварки вручную. В качестве такого контакта можно рекомендовать сварочный пистолет. Он изготавливается из двух одинаковых текстолитовых пластин, вырезанных в форме пистолета. В передней части устанавливаются гайки для завинчивания в них медного электрода, в центральной части размещается пусковая кнопка. Сверху в устройство заводятся кабель, который подключается к электроду, и провод из цепи первичной обмотки трансформатора, который соединяется с пусковой кнопкой.

Пластины скрепляются между собой так, чтобы надежно зафиксировать крепление электрода.

Сборка аппарата

Рисунок 3. При сборке сварочного аппарата к контактной колодке, которая размещена на электрическом плато, крепится входной кабель от электросети.

Источник сварочного тока помещается в металлический корпус. Электрическое плато собирается на текстолите и закрепляется внутри корпуса источника, обычно вертикально. Выходной трансформатор крепится на основании корпуса. Сверху к шине вторичной обмотки трансформатора болтами присоединяется сварочный кабель, второй конец которого соединен с электродом в контактном пистолете. К контактной колодке, размещенной на электрическом плато, крепится входной кабель от электросети (рис. 3).

Инструменты и вспомогательные средства, которые необходимы при изготовлении аппарата контактной сварки своими руками:

• болгарка;
• электродрель;
• ножовка по металлу;
• напильник;
• зубило;
• молоток;
• плоскогубцы;
• отвертка;
• тиски;
• штангенциркуль;
• ножницы;
• метчик;
• плашка.

Изготовить аппарат контактной сварки не составит труда. Можно выбрать очень простую конструкцию, а можно сделать универсальное оборудование.

Точечная сварка в промышленности применяется для соединения цветных и стальных листов, профильных заготовок, уголков и других элементов. В бытовых условиях ее используют для ремонта кузовов автомобилей и домашней техники.

На рынке сварочные аппараты стоят дорого, поэтому многие умельцы изготавливают эти агрегаты своими руками из подручных средств. С помощью такого самодельного аппарата можно провести ремонт или изготовление конструкций, что ощутимо сэкономит средства на приобретении нового аппарата и услугах мастера.

Агрегат контактной сварки, изготовленный своими руками , позволяет соединять детали не только из тонкого листового железа, но и сваривать уголки швеллера для изготовления лестниц, профили для стеллажей и многое другое. Всем известно, что контактная сварка производится на специальном оборудовании в промышленном производстве. Однако такой аппарат контактной сварки можно сделать самостоятельно своими руками из микроволновки.

Сборка аппарата

Для изготовления агрегата потребуются следующие детали и инструменты:

Чтобы понять, как сделать точечную сварку своими руками, нужно понимать принцип работы этого аппарата. Основной деталью будет служить трансформатор. Его основное назначение состоит в увеличении входного напряжения до нужной величины.

Для успешной работы изделие должно иметь большую трансформацию, чем мощнее будет устройство, тем большей толщины сталь можно сваривать. Например, устройство из микроволновой печи обладает мощностью в 850 Вт, значит, с его помощью можно сваривать листы до 1 мм толщиной.

Электрическая схема

Такой трансформатор стоит в ряду повышающих устройств и способен вырабатывать напряжение около 3,5 кВ. Чтобы преобразовать его для контактной сварки, прежде необходимо произвести расчет. И лишь затем приступить к демонтажу и последующей сборке основного узла сварочного аппарата. Для этого извлекаем трансформирующее устройство из корпуса микроволновки.

После чего нужно убрать вторичную обмотку и намотать новых 2−3 витка толщиной не менее 10 мм по сечению жилы, при этом не забыть оставить концы кабеля достаточной длины для соединения с держателем. Если найти такой провод трудно, можно объединить несколько шнуров в один жгут, добившись таким образом нужной толщины.

Такая обмотка обеспечит напряжение на выходе около 2 В, а силу тока порядка 850А, при этом необходимо использовать провод как можно меньшей длины, чтобы уменьшить сопротивление и соответственно силу тока. В случае если придется соединять сваркой детали толщиной до 5 мм, то здесь потребуется аппарат контактной сварки с более мощным трансформатором.

А поскольку за основу берется микроволновая печь , то придется соединять по схеме два аналогичных трансформирующих устройства. При этом надо соблюдать некоторые условия при подсоединении одноименных выводов первичных и вторичных обмоток между собой, в противном случае может произойти короткое замыкание.

Соединяя два трансформатора, нужно рассчитать совместную силу тока, которая не должна превышать 2 тыс. А. Если она будет завышена, то может не выдержать проводка в доме, и к тому же будут происходить скачки напряжения, что может привести к конфликтам с соседями.

В качестве электродов применяются медные стержни, при этом чем толще электрод, тем лучше. Для таких агрегатов малой мощности подходят жала от паяльников. Электроды надо регулярно поправлять , чтобы они не теряли свою коническую форму. Как уже упоминалось выше, провод должен быть минимальной длины и содержать как можно меньше соединений на его протяжении, так как на них происходит потеря мощности.

Органы управления и эксплуатация

Для проведения работ на сварочном аппарате , сделанном из микроволновки, нужно управление. Оно состоит из рычага и выключателя, при этом рукоятка должна быть такой длины, чтобы обеспечивался плотный контакт свариваемого изделия между электродами.

Производить сварку из микроволновки своими руками или, другими словами, включать аппарат, можно только при сжатых электродах, иначе будет сильное искрение и подгорание контактов.

Качество соединения зависит от продолжительности токового импульса. При этом нужно следить визуально за цветом сварной точки и отключать аппарат, как только он станет бежевым. Этот момент отключения очень важен, поскольку при передержке электродов между собой может образоваться отверстие на месте сварки, а если недодержать, то сопрягаемые детали не соединятся.

Но все приходит с опытом. Как только точечная сварка аппаратом из микроволновки будет получаться, процесс ремонта многократно облегчится, и услуги профессионалов не понадобятся.

Что еще можно сделать из микроволновой печи

Если микроволновая печь приходит в негодность, возникает вопрос ее утилизации. Но не стоит спешить с отправкой ее на свалку - из прибора можно сделать много других полезных вещей.

Внимание! Прежде чем приступать к разборке микроволновки, необходимо разрядить конденсатор, замкнув его на корпус. Эта предосторожность вызвана длительным сохранением заряда высокого напряжения.

Что можно сделать из микроволновки своими руками? Начнем с простых конструкций:

Научные исследования не диктуют условия нашего проживания, а пытаются лишь разъяснить и использовать во благо нам. Применяйте фантазию для получения нужных и замечательных вещей, поражайте родственников и друзей, а главным образом - себя тем, как все-таки красив мир внутри и вокруг нас.

Потребность в сварном соединении металлических деталей у автолюбителей возникает часто, а громоздкие и дорогие сварочные аппараты есть не у всех. Выходом из положения становится точечная контактная . Аппарат для точечной сварки стоит от 200$, но самостоятельное изготовление приспособления из деталей вышедших из строя домашних приборов потребует минимальных затрат. Герметичного шва точечной сваркой добиться не удастся, но прочность соединения достигается высокая.

Точечная сварка относится к разряду так называемых контактных сварок

Типы сварки

Сварка – процесс, при котором детали соединяются при помощи плавления методом локального нагрева. Это наиболее прочный вид сращения материалов, так как связь происходит на межатомном уровне. Сваривать можно практически любой материал, но в автомобильном деле к этой процедуре прибегают, чтобы получить прочное механическое соединение металлов или сплавов. Чтобы расплавить металл, необходима высокая температура: для стали выше 1300 ° C, для меди – 1000 ° C, для алюминия – 660 ° C. Источники энергии для достижения таких температур могут быть различными:

• электрическая дуга;
• газовое пламя;
• ультразвук;
• электронный луч;
• лазер.

При точечном сварном соединении для плавления и соединения материалов используется электрическая дуга. В зависимости от используемого вида энергии различают три типа сварки:

• механическая, при которой используется тепловая энергия трения детали;
• термическая, когда материалы плавятся от высокой температуры, достигнутой горением газа или большой силой тока;
• термомеханическая: сочетание высоких температур и давления на детали приводят к расплавлению и слиянию материала.

Сварка гвоздей аппаратом

Тип соединения также определяется видом сплава.

Особенности выполнения точечной сварки

Точечная сварка своими руками обладает рядом достоинств перед другими видами:

• экономичность;
• простота проведения;
• прочность полученных соединений.

Качество сварного соединения зависит от нескольких составляющих, прежде всего от материала, из которого сделаны электроды. Рекомендуется использовать для этих целей медные стержни – они прочны, обладают высокой электро- и теплопроводностью. Важный параметр – сечение электрода. Оно должно быть в два–три раза меньше в диаметре, чем сварная точка.

Точечный (споттер) можно изготовить самостоятельно – схема точечной сварки достаточно простая. Чтобы сделать контактную сварку, понадобится трансформатор мощностью более 1 кВт. Часто для этих целей используют элемент вышедшей из строя микроволновой печи. Размер трансформатора должен позволять сделать 2–3 витка обмотки толстым кабелем, а длина кабеля составлять 1,5 м.

На трансформаторе заменяют вторичную обмотку, оставив нетронутой первичную. Новая вторичная обмотка делается алюминиевым проводом в изоляции диаметром 1–2 мм, к которому присоединяют наконечники. Мощный провод обеспечит силу тока 1000 А.

Изготовление прибора своими руками

После готовности трансформатора первичную обмотку подсоединяют к источнику питания и определяют напряжение на вторичной обмотке (получается 2–2,8 В).

К корпусу, детали которого можно сделать из дерева или ДСП, последовательно монтируют трансформатор, кабель с выключателем, делают заземление.

После завершения монтажа корпуса монтируют сварочные «клещи». Электроды лучше изготовить из медного провода, а закрепить их в дюралюминиевых держателях на деревянных брусках. Для роли электродов подходит отшлифованное «жало» старого ненужного паяльника.

Кабель к электродам присоединяется при помощи четырех клемм. Две верхних согнуты по направлению друг к другу – в них вставляются электроды, а в две нижних подсоединяют наконечники кабеля вторичной обмотки.

Нижний электрод чаще закрепляют в неподвижном состоянии, двигается верхний. сварка подключается к сети через выключатель-автомат в 20 А.

Дроссель для сварки применяется для регулирования силы тока – без него она будет максимальной. Подключают дроссель к вторичной обмотке, он добавляет сопротивление и уменьшает силу тока.

Аппарат контактной сварки можно оснастить вентилятором, выполняющим роль охладительной системы.

Пример использования прибора профессионалом

Самодельная точечная сварка работает от сети с напряжением 220 В.

Совет. Для увеличения несколько трансформаторов, но это влечет падение напряжения в сети. Поэтому контактная сварка своими руками осуществляется при помощи самодельных аппаратов, мощность которых ограничена – обеспечивает силу тока в 1000–2000 А.

Качество проведения сварочных работ своими руками зависит от нескольких условий:

• давления на металл – усилие на прижим должно быть достаточным;
• диаметра электрода;
• силы тока, протекающего через электрод;
• время прижима должно быть больше времени сварки (прижимать электроды следует немого дольше, чем течет ток).

Некоторые виды и особенности контактной сварки

В зависимости от размера и формы нагреваемого участка контактная сварка бывает трех видов.

1. Точечная сварка – материал «прошивается» единичными высокотемпературными «уколами», шов негерметичный.
2. Шовная – расплавленные кромки деталей соединяют между собой для получения герметичного шва. Пример этого вида соединения частей – пайка металлического бачка для жидкости. По сути шовное соединение состоит из множества перекрывающих друг друга точек.
3. Стыковая – площадь соединения широкая, одну деталь «надевают» на другую, в местах стыков образуется полное слияние деталей в однородный элемент. Этим видом соединения чаще всего сваривают трубы.

Действие аппарата на кузове автомобиля

Точечная сварка своими руками не требует сложных приспособлений, не нужен специальный стол для сварки, но соблюдение техники безопасности при проведении сварочных процедур обязательно.

Процедура выполнения точечной сварки

Перед свариванием детали зачищают, удаляя пыль, элементы коррозии, остатки краски или масла – эти помехи ухудшают качество соединения. Толщина стали в свариваемых деталях не более 3 мм.

Подготовленные металлические детали зажимаются электродами.

На электроды подают ток, точечный контакт оказывает воздействие на металл – нагревает до температуры плавления в точке соприкосновения с электродами.

Не требует регулировки величины тока в процессе, достаточно визуального контроля. Ориентируются на время нагрева, которое составляет 0,5–3 секунды (не более пяти): скорость прохождения тока по детали 1 мм толщиной в процессе работы аппарата составляет 0,1–1 секунды, а толщина свариваемых деталей не превышает 3мм. По желанию аппарат для точечной сварки можно оснастить реле времени.

Пример работы профессионального сварщика

Мощность тока, достаточная для сваривания деталей 1 мм толщиной, составляет 3–5 кВт. Сила тока (на медных электродах) должна составлять от 50 А на 1 поверхности. При меньших величинах не происходит должного нагрева, металл не плавится, слияние становится невозможным.

Затем ток отключают, а сжатие деталей электродами увеличивают.

В месте воздействия тока и сближения деталей под давлением электродов образуется контакт и связи атомов – сварное соединение готово.

Со временем электроды оплавляются, поэтому контактный конус нужно периодически шлифовать, чтобы наконечник оставался острым.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕОИНСТРУКЦИЮ

Контактная точечная сварка создает прочное соединение металлических деталей. Использовать сварное соединение в автоделе приходится неоднократно, поэтому мастера рекомендуют приобрести или сделать сварочный аппарат самостоятельно из подручных материалов. Пригодится он и для ремонта бытовых приборов, изготовления металлических предметов, соединения электрических кабелей.

В радиолюбительской практике не часто применяется контактная сварка, но все же бывает. И когда такой случай настает, но нет ни желания, ни времени мастерить хороший и большой аппарат для точечной сварки. Да если и делать его, то потом он будет валяться без дела, так как следующее применение его может и не наступить.
Например, вам нужно соединить в цепь несколько аккумуляторных батарей. Соединяются они тонкой металлической лентой, без пайки припоем, так как аккумуляторы вообще не рекомендуют паять. Для таких целей я покажу вам как собрать простой аппарат для точечной контактной свари своими руками минут за 30.

• Нам понадобиться трансформатор переменного тока с напряжением вторичной обмотки 15-25 Вольт. Нагрузочная способность не имеет значения.
• Конденсаторы. Я взял 2200 мкФ – 4 штуки. Можно больше, в зависимости от мощности которую вам необходимо получить.
• Кнопка любая.
• Провода.
• Медная проволока.
• Диодная сборка для выпрямления. Можно так же использовать один диод, для полуволнового выпрямления.

Схема аппарата для контактной точечной сварки

Работа устройства очень проста. При нажатии на кнопку, которая установлена на сварочной вилке, происходит зарядка конденсаторов до 30 В. После этого на сварочной вилке появляется потенциал, так как конденсаторы подключены параллельно вилке. Для того чтобы сварить металлы соединяем их и прижимаем вилкой. При замыкании контактов происходит короткое замыкание, в результате чего проскакивают искры и металлы свариваются между собой.

Сборка аппарата для сварки

Припаиваем конденсаторы между собой.
Делаем сварочную вилку. Для этого берем два отрезка толстой медной проволоки. И припаиваем к проводам, изолируем места пайки изолентой.
Корпусом вилки будет служить алюминиевая трубка с пластиковой заглушкой, через которую будут торчать сварочные вывода. Чтобы вывода не проваливались, сажаем их на клей.

Также сажаем на клей заглушку.

Припаиваем провода к кнопке и прикладываем кнопку к вилке. Все обматываем изолентой.

То есть к сварочной вилке идут четыре провода: два для сварочных электродов и два для кнопки.
Собираем устройство, припаиваем вилку и кнопку.

Включаем, нажимаем кнопку зарядки. Происходит зарядка конденсаторов.

Измеряем напряжение на конденсаторах. Оно примерно равно 30 В, что вполне приемлемо.
Пробуем сваривать металлы. В принципе терпимо, учитывая то что я взял не совсем новые конденсаторы. Лента держится довольно неплохо.

Но если вам нужно помощнее, то тогда можно доработать схему так.

Первое, что бросается в глаза, так это большее число конденсаторов, что существенно повышает мощность всего аппарата.
Далее, вместо кнопки – резистор сопротивлением 10-100 Ом. Я решил, что хватит с кнопкой баловаться – все заряжается само через 1-2 секунды. Плюс ко всему кнопка не залипает. Ведь ток мгновенного заряда также порядочный.
И третье это дроссель в цепи вилки, состоящий из 30-100 витков толстой проволоки на ферритовом сердечнике. Благодаря этому дросселю будет увеличено мгновенное время сварки, что повысит её качество, и будет продлена жизнь конденсаторов.

Конденсаторы, эксплуатирующийся в таком аппарате контактной сварки обречены на ранний выход из строя, так как такие перегрузки им не желательны. Но их с лихвой хватит на несколько сотен сварочных соединений.

Сморите видео сборки и испытаний