Полуавтомат сварочный своими руками: схема

Полуавтомат сварочный своими руками: схема

Сварочный полуавтомат может быть самодельным, сделанным из инвертора. Сразу скажем, что смастерить сварочный полуавтомат из инвертора своими руками непросто, но не невозможно. Тому, кто задумал смастерить полуавтомат своими руками из инвертора, следует изучить принцип его работы, посмотреть при необходимости видео или фото, посвященные данной теме, подготовить необходимые комплектующие и оборудование.

  • Как инвертор переделать в полуавтомат
  • Переделываем инверторный трансформатор
  • Настройка
  • Использование
  • Контроль правильности работы
  • Когда используется полуавтомат сварочный

Устройство и схема самодельного сварочного полуавтомата

Вниманию любителей «чинить» автотранспортные средства своими руками предлагается для самостоятельной сборки авторская схема и конструкция сварочного полуавтомата в углекислотной газовой среде с автоматической подачей сварочной проволоки в зону сварки.

Назначение и описание устройства

Автолюбители знают, что для сварки кузова «железных» коней одного лишь аппарата дуговой электродной сварки переменного тока недостаточно – тонкий металл кузова требует аккуратной и желательно быстрой точечной сварки. Конечно, существует несколько типов сварочных аппаратов разного рода, доступных для частных автовладельцев, например – ацетилено-кислородная сварка или сварка в среде углекислого газа.

Но по сравнению с ацетилено-кислородной сваркой полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа имеет существенные преимущества:

  • зона термического влияния очень узкая, поэтому деталь деформируется очень мало или вовсе не деформируется;
  • краска на детали выгорает тонкой полосой, что уменьшает объем подготовки, рихтовки и окраски изделия;
  • т.к. скорость расплавления электродной проволоки очень высока — общая производительность сварки выше в 2-3 раза;
  • качество сварочного шва лучше;
  • не требуется очень точной подгонки деталей перед сваркой;
  • качественный шов получается даже при разных толщинах свариваемых деталей;
  • углекислый газ менее дефицитен, чем кислород или ацетилен;
  • способ сварки осваивается легко и быстро.

Для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа отечественной промышленностью выпускается различное оборудование: А-537, А-537У, А-547Р, А-825М, А-1230М и др., поэтому организациям более интересными могут оказаться именно эти готовые промышленные устройства, а любителям, державшим в руках паяльник автор предлагает самим собрать разработанный им подобный несложный аппарат, который он эксплуатирует уже 3-й год.

С одной стороны углекислый газ защищает расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха, с другой стороны — он разлагается на окись углерода (угарный газ) и кислород, который окисляет металл. Для компенсации окисления применяют специальную омедненую электродную проволоку, содержащую кремний и марганец: Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-10ГС, Св-12ГС, как нетрудно догадаться из обозначений — 0.8, 0.8, 1.0 и 1.2 мм диаметром соответственно. Практические числовые данные, которые должны достаточно точно выдерживаться (особенно это касается напряжений) во избежание плохого качества сварки, приведены в таб.1.

Режимы сварки в углекислом газе

Диаметр проволоки, мм

Толщина детали, мм

Сварочный ток, А

Скорость сварки, м/ч

Вылет электрода, мм

Расход газа, л/мин

Автор в своей конструкции использовал 0.8 мм омедненую электродную проволоку, которую удалось купить на рынке. Поэтому схема рассчитана именно на режим работы, соответствующий первой строке таб.1.

Схема устройства

Его основа – мощный сварочный трансформатор Т1, который подключается к сети 220В коммутатором на включенных встречно-параллельно оптотиристорах VS1,VS2, управляемых ключом VT1-VT2 и обеспечивает:

  • сварочное напряжение с выходной обмотки II (согласно первой строке таб. 1), выпрямленное мостом VD1…VD5, сглаженное фильтром L1-C1 (R3 балластный резистор, разряжает С1 на холостом ходу);
  • напряжение питания (с выходной обмотки III) электродвигателя, подающего сварочную проволоку, который включается ключом VT8 через стабилизатор напряжения C6-DA2-R11-R12-C7 и выходной мощный транзистор VT7;
  • напряжение питания (с выходной обмотки III, пониженное до 12 В резистором R9) газового клапана KL1, который включается электронным ключом VT5-VT6.

Переключателем SA2 первичной обмотки можно изменить выходное напряжение примерно от 18. 21В.

Включение аппарата производится нажатием на кнопку SA1 «Пуск», которая подключена на вход каскада на VT3 (с R4C2-цепью на входе), который представляет собой антидребезговый ключ с двумя проводами от кнопки (если желаете, то можно применить стандартные антидребезговые решения на ИМС триггеров, логических элементов, но они требуют три провода от кнопки, а внутри примененного автором стандартного промышленного «держака» сварочного полуавтомата проложено только два провода для кнопки).

К аналогичному ключу на VT4 подключен кремниевый диод VD14, который может быть закреплен в качестве термодатчика на самой горячем узле схемы при его продолжительной работе, подберите резистором R4 подходящий температурный порог срабатывания, при котором VT4 закроется и через DD1.4 отключит все узлы аппарата. Но если Ваша конструкция нигде не перегревается при продолжительной работе, то весь узел VD14-R4-R6-C3-VT4-R7-DD1.4 можно удалить из схемы.

Необходимые фазы управляющих сигналов для выходных узлов аппарата (T1, газового электроклапана KL1, электродвигателя) обеспечивает всего одна ИМС DD1 155ЛА3, которая вместе с вместе с VT1, VT2,VS1,VS2, VT3,VT4 питается стабилизированным DD1 напряжением 5В от низковольтного выпрямителя T2-VD9…VD13.

Выпрямительные диоды VD1-VD5 – мощные, на соответствующий сварочный ток, они могут быть следующих типов: Д151-160 (максимальный прямой ток 160 А), Д161-200 (максимальный прямой ток 200 А), В200-6 (максимальный прямой ток 200 А), В2-200-9 (максимальный прямой ток 200 А). Остальные радиоэлементы, думаю сложностей в выборе или замене не представляют.

Конструкция

Сварочный T1 должен иметь мощность около 2.5-3 кВт. Автор рассчитывал его исходя из имеющегося обмоточного материала, т.е. медной шины сечением 6 х 8 мм для вторичной обмотки II T1 и стержневого (О-образного) магнитопровода (площадь сечения сердечника 42 кв.см., площадь «окна» сердечника 200 кв.см.) на напряжение 21 В и ток 120 А.

Обе обмотки мотаются симметрично, т.е. на стержневой (О-образный) сердечник половину обмотки на каждую сторону. И не забудьте правильно соединить половинки между собой, синфазно (конец одной с началом другой), иначе получите 3 киловаттный электрообогреватель ;-). И то ненадолго: сгорит обмотка или электропроводка без предохранителя. Если будете использовать в своей схеме SA2, то сделайте отводы по 1 витку от края обмотки.

Первичная обмотка I и вторичная III трансформатора T1 намотаны одним и тем же проводом диаметра 2.5 мм в бумажной изоляции.

Низковольтный трансформатор T2 рассчитывается аналогично на выходное напряжение 6В и ток нагрузки 1А.

Дроссель L1 намотан толстым сварочным кабелем на статоре какого-то двигателя с прорезью, т.е. его индуктивность получилась произвольной, порядка 10…20 мкГн. Конденсатор С1 имеет емкость 4000 мкФ, но можно поставить и больше. От стабильности напряжения зависит качество дуги, а следовательно шва сварки.

В качестве двигателя автор использовал двигатель на 24 В стеклоочистителей от «КамАз»-а. Он потребляет ток порядка 3 А.

Газовый клапан — опять-таки с автомобиля – 12-ти вольтовый клапан подачи воды к стеклоочистителю с «восьмерки» (ВАЗ 2108). Потребление — около 0.4 А.

«Держак» сварщика — промышленного производства для сварочных полуавтоматов (тип к сожалению не знаю): резиновый пустотелый шланг

3 см в диаметре, внутри проходит стальная витая «рубашка» для сварочной проволоки и два изолированных провода для кнопки «Пуск». По шлангу подается углекислый газ из баллона. На одном конце шланга – разъем с контактами, штуцером для газового шланга, отверстием для «рубашки» и гайкой, крепящей весь разъем к ответной части. На другом конце шланга – сам «держак»: пластмассовая ручка с нишей под кнопочный переключатель и трубка с наружной резьбой, на которую устанавливается наконечник, сквозь который выходит проволока – рис.3.

Читайте также  Модуль юнга стали

Для размещения всех узлов и схемы сварочного полуавтомата своими руками был подобран подходящий металлический корпус на колесиках (туда поместилось все, что обведенно штриховой линией на схеме). Сварочное напряжение снимается с контактных болтов, выведенных в стенку этого корпуса, а остальное размещено так, см. рис.4:

Газовый клапан KL1, а также C7, R11, R13, VT7, VT8, R14 размещены в отдельном небольшом корпусе (тоже с колесиками на одной стороне), на котором также размещен разъем, коммутирующий выше перечисленные элементы с основной платой устройства.

SA1 «Пуск» — кнопка, размещенная в нише «держака» сварщика.

Примечание:

Последний опыт эксплуатации аппарата показал, что в эмиттерную цепь транзистора VT2 стоит установить резистор 1-2 Ома 1Вт для продления ресурса светодиодов в составе опттотиристоров.

Особенности рабочего процесса

Освоить работу с полуавтоматической сваркой не так сложно, как может показаться. После прочтения этой статьи с ней справиться даже неопытный сварщик.

Начнем с того, как устроена горелка. Горелка состоит из двух механизмов которые одновременно обеспечивают подачу защитного газа и проволоки.

Первую можно регулировать самостоятельно, однако вторая осуществляется в полуавтоматическом режиме (так и появилось соответствующее название). Из-за этого у сварщика задействована в работе только та рука, которая удерживает горелку.

Вернемся к подаче защитного газа в сварочную точку. Смесь газов окружает конец проволоки и верхний слой материала, и в этой среде возникает электроразряд, который плавит заготовку с проволокой.

Размягченный металл перемешивается с проволокой, и после этого можно делать сварочный шов.

Во время сварки вы не сможете обойтись без проволоки. Газ тоже необходим, поскольку он предотвращает попадание в ванну кислорода. Но даже при отсутствии газа вы можете использовать специальной порошковой проволокой.

↑ Мотаем сварочный трансформатор

Начинаем намотку — первичка. Первичка содержит 164 + 15 + 15 + 15 + 15 витков. Между слоями делаем изоляцию из тонкой стеклоткани. Провод укладывать как можно плотнее, иначе не влезет, но у меня обычно с этим проблем не было. Я брал стеклоткань с останков всё того же дизель-генератора. Все, первичка готова.

Продолжаем мотать — вторичка. Берем алюминиевую шину в стеклянной изоляции размером 2,8×4,75 мм, (можно купить у обмотчиков). Нужно примерно 8 м, но лучше иметь небольшой запас. Начинаем мотать, укладывая как можно плотнее, мотаем 19 витков, далее делаем петлю под болт М6, и снова 19 витков, Начала и концы делаем по 30 см, для дальнейшего монтажа.
Тут небольшое отступление, лично мне для сварки крупных деталей при таком напряжении было маловато току, в процессе эксплуатации я перемотал вторичную обмотку, прибавив по 3 витка на плечо, итого у меня получилось 22+22.
Обмотка влезает впритык, поэтому если мотать аккуратно, все должно получиться.
Если на первичку брать эмальпровод, то потом обязательно пропитка лаком, я держал катушку в лаке 6 часов.

Собираем трансформатор, включаем в розетку и замеряем ток холостого хода около 0,5 А, напряжение на вторичке от 19 до 26 Вольт . Если все так, то трансформатор можно отложить в сторону, он пока нам больше не нужен.

Вместо ОСМ-1 для силового трансформатора можно взять 4шт ТС-270, правда там немного другие размеры, и я делал на нем только 1 сварочный аппарат, то данные для намотки уже не помню, но это можно посчитать.

Реализация электрической части

Для этого понадобится:

  • два автомобильных реле;
  • диод;
  • шим регулятор для двигателя;
  • конденсатор с транзистором;
  • электромагнитный клапан холостого хода – для подачи газа в горелку. Подойдет любая ВАЗовкая модель, например от восьмерки;
  • провода.

Схема управления подачей проволоки и газа довольно проста и реализуется следующим образом:

  • при нажатии кнопки на горелке срабатывает реле №1 и реле №2;
  • реле №1 включает клапан подачи газа;
  • реле №2 работает в паре с конденсатором и включает подачу проволоки с задержкой;
  • протяжка проволоки делается дополнительной кнопкой в обход реле подачи газа;
  • для снятия самоиндукции с электромагнитного клапана, к нему подключается диод.
  • Нужно предусмотреть подключение горелки к силовому кабелю от инвертора. Для этого рядом с евро разъемом, можно установить быстросъемный разъем и подключить его к горелке.

Полуавтоматический аппарат имеет такую последовательность работы:

  1. Включается подача газа.
  2. С небольшой задержкой включается подача проволоки.

Такая последовательность нужна, чтобы проволока сразу попадала в защитную среду. Если сделать полуавтомат без задержки – проволока будет залипать. Для ее реализации, понадобится конденсатор и транзистор, через которые подключается реле управления двигателем. Принцип действия:

  • напряжение подается на конденсатор;
  • он заряжается;
  • ток подается на транзистор;
  • включается реле.

Емкость конденсатора нужно подбирать так, чтобы задержка равнялось примерно 0,5 секунды – этого достаточно для заполнения сварочной ванны.

После сборки механизм нужно протестировать, а процесс изготовления можно увидеть на видео.

Схема управления механикой

За подачу сварочной проволоки будет отвечать небольшой электромотор и протяжный механизм, работа которого контролируется при помощи ШИМ-регулятора. Качество выполненной сварки будет напрямую зависеть от равномерности подачи сварочной проволоки в рабочую зону. Необходимо уделить должное внимание правильности изготовления схем сварочного полуавтомата.

На передней панели инвертора устанавливают переменный резистор контроллера, после чего приступают к сборке реле управления запуска мотора и управления клапаном, который отвечает за подачу инертного газа. Контактные группы контроллеров должны срабатывать одновременно при нажатии кнопки пуска на горелке.

Работу подачи газа необходимо отрегулировать таким образом, чтобы клапан открывался на несколько секунд раньше, чем в сварочную зону начнет поступать проволока. В противном случае оплавление происходит в атмосферной среде, после чего проволока начнет гореть вместо расплава. Добиться качественного соединения и надежного сварочного шва при горении проволоки будет невозможно.

Для задержки включения подачи проволоки необходимо выполнить простейшее реле, для чего потребуется конденсатор и 875 транзистор. Можно использовать простейшее реле от автомобиля, которое подключается к 12 Вольтам на компьютерном блоке питания.

Сам клапан может использоваться от различных автомобильных запорных устройств. Проще всего переделать воздушный клапан от автомобиля ГАЗ-24. Можно выбрать также электроклапан от редуктора с газовых баллонов.

Все имеющиеся органы управления и ШИМ-регулятор подачи проволоки сварочного полуавтомата располагают на передней панели системного блока. К блоку управления и контроллеру подачи проволоки с газом подключают уже готовый инвертор с мощностью не менее 150 ампер. Останется выполнить пробный запуск и при необходимости внести соответствующие корректировки в работу системы подачи сварочной проволоки и защитного газа.

Вместо заключения

Самодельный сварочный полуавтомат — это хорошая замена заводскому аппарату в условиях домашней сварки. Он неприхотлив к хранению и эксплуатации, а его сборка стоит в разы дешевле. Собирая полуавтомат своими руками, вы точно знаете расположение всех компонентов и их наименования. Поскольку на руках у вас есть схема самодельного сварочного полуавтомата. Так что в случае необходимости можно довольно быстро, просто и недорого починить такой агрегат.

Читайте также  Самодельные струбцины

Конечно, не всегда сборка самодельного полуавтомата бывает целесообразной. Если вы планируете выполнять постоянные ремонтные работы, то логичнее купить заводской аппарат с гарантийным обслуживанием и полным функционалом. Ну а если вам просто нужно время от времени выполнять сварку, и при этом вы неплохо разбираетесь в электротехнике, то сборка самодельного полуавтомата может быть очень увлекательным и полезным занятием.

А вы когда-нибудь собирали полуавтомат в домашних условиях? Какие компоненты вы использовали? Согласны ли вы с автором видеоролика, рассказывающим о своем самодельном полуавтомате? Поделитесь опытом в комментариях ниже. Возможно, вы поможете начинающих умельцам в сборке недорого, но функционального полуавтомата. Желаем удачи в работе!

Из сварочного трансформатора

Если в Вашем распоряжении есть старый сварочный трансформатор, он может послужить основой для сборки своими руками полуавтоматического аппарата.

Если старый аппарат имеет выпрямитель и успешно варит постоянным током, в этой части больше ничего делать не надо. Если же это просто трансформатор для сварки переменным током, его следует доработать.

Диодный мост

Для того чтобы получить источник постоянного тока сварки, трансформатор необходимо укомплектовать диодным мостом и фильтром. Диодная сборка выпрямляет вторичное напряжение, фильтр сглаживает пульсации, поддерживая стабильное горение дуги.

Выпрямленное напряжение однофазного трансформатора имеет вид синусоиды, нижние полуволны которой отражены симметрично оси абсцисс и перемещены в верхние квадранты системы координат.

По сути, это пульсирующее с частотой 100 герц напряжение, два раза за период достигающее нулевого значения. Использование такого напряжения для сварки в качестве постоянного, приводит к нестабильному горению дуги. Для устранения этого явления требуется фильтр, сглаживающий провалы напряжения.

Фильтр

Фильтр состоит из дросселя, включенного в сварочную цепь последовательно, и конденсатора, включенного параллельно. Такая комбинация индуктивности и ёмкости называется Г – образным фильтром, потому что на схеме, подключенные таким образом элементы образуют букву Г.

Конденсатор для будущего полуавтомата нужен электролитический, полярный, ёмкостью 10000 микрофарад, чем больше, тем лучше. Напряжение конденсатора должно быть не менее 100 вольт, чтобы имелся хороший запас. Можно спаять несколько конденсаторов параллельно, ёмкость при этом суммируется.

Дроссель

Для намотки дросселя своими руками нужно найти старый трансформатор подходящих размеров. Хорошо подходит для этой цели трансформатор питания от старых ламповых цветных телевизоров, мощностью не менее 250 ватт.

Трансформатор имеет две катушки на овальном замкнутом сердечнике, состоящем из двух половинок. Трансформатор разбирается, катушки снимаются, старый провод с них удаляется.

Для намотки подбирается подходящая медная шина плоского сечения. На каждую катушку вместо снятого провода руками наматывается два слоя витков медной шиной. На катушке должно получиться 15 – 20 витков.

После этого, стальной сердечник собирается, катушки ставятся на место, между половинками сердечника вставляется текстолитовая прокладка толщиной 1,5 мм. Катушки соединяются последовательно.

Протяжка

Механизм протяжки проволоки для полуавтомата можно соорудить своими руками, используя небольшие подшипники и электродвигатель от автомобильных дворников.

Но лучше купить в сборе готовый, он продаётся как запчасть к сварочным полуавтоматам. Также придётся купить горелку и рукав, по которому будет подаваться проволока и газ.

В каких случаях используется сварочный полуавтомат

Практика показывает, что полуавтомат лучше использовать в тех случаях, когда требуется получить точные и аккуратные соединения деталей, изготовленных из сталей. При помощи такого оборудования, которое при желании можно изготовить своими руками, выполняют сварные соединения тонкого металла, что очень актуально при ремонте кузова автотранспортного средства.

Научиться работать на таком аппарате тоже несложно: в этом помогут уроки, взятые у квалифицированных специалистов, или обучающее видео.