Сварочный аппарат своими руками: как сделать в домашних условиях? чертежи, схемы и лучшие проекты для начинающих (85 фото)

С чего начать сборку инверторного аппарата?

Для сборки инвертора нужно выбрать схему, которая обеспечит необходимые параметры работы аппарата. Рекомендуется использовать детали советского производства. Особенно это касается диодов, конденсаторов, транзисторов, резисторов, дросселей, тиристоров и готовых трансформаторов. Аппаратура, собранная на этих деталях, не требует сложной регулировки. Все детали очень компактно располагаются на плате. Для изготовления аппарата своими руками можно выбрать следующие параметры:

1. Сварочный аппарат должен работать с электродами диаметром до 4-5 мм.
2. Величина рабочего тока не более 250 А.
3. Источник питания — бытовая сеть напряжением 220 В.
4. Регулировка сварочного тока в пределах 30-220 А.

Сварочный аппарат состоит из нескольких блоков: блока питания, выпрямителя и инвертора. Начать делать своими руками сварочный аппарат инверторного типа можно с намотки трансформатора в таком порядке:

Для сборки инвентора потребуется ферритовый сердечник.

1. Нужно взять ферритовый сердечник Ш8х8. Можно использовать Ш7х7.
2. Первичная обмотка № 1 состоит из 100 витков, намотанных проводом марки ПЭВ 0,3.
3. Вторичная обмотка № 2 мотается проводом сечением 1 мм. Количество витков — 15.
4. Обмотка № 3 — 15 витков провода ПЭВ 0,2 мм.
5. Обмотки № 4 и № 5 состоят из 20 витков провода сечением 0,35 мм.
6. Для охлаждения трансформатора можно использовать вентилятор на 220 В, 0,13 А. Этим параметрам соответствует вентилятор от компьютера Pentium 4.

Чтобы бесперебойно работали транзисторные ключи, на них нужно подать напряжение после выпрямителя и сглаживающих конденсаторов. Собирается блок выпрямителя по простой схеме на плате. Все узлы сварочного аппарата закрепляются в корпусе. Хорошо, если в хозяйстве мастера окажется подходящий корпус от радиоприбора, тогда не придется его делать из подручных материалов.

Схема сборки блока выпрямителя.

На лицевой стороне корпуса размещают светодиодный индикатор, который своим свечением оповещает о включении аппарата в сеть. Тут же можно установить дополнительный выключатель любого типа и защитный предохранитель. Предохранитель можно установить на задней стенке, а также в самом корпусе. Зависит это от его конструкции и габаритов. Переменное сопротивление, с помощью которого будет производиться регулировка рабочего тока, размещается тоже на лицевой стороне корпуса.

Если электрические схемы собраны правильно, все проверено с помощью тестера или иного прибора, можно проводить испытания аппарата.

Технология импульсной сварки

Процесс соединения деталей импульсным методом протекает так:

1. Маленькая капля металла отделяется от электрода и падает на заготовки. Сила тока падает до уровня, достаточного для горения дежурной дуги.
2. Сварочная ванна начинает охлаждаться. Вышеуказанные действия повторяются циклически.

Для правильной работы оборудование нужно подготовить:

1. Обеспечивают заземление, необходимое для поддержания контакта при подаче мощного импульса.
2. Проверяют правильность подключения проводов.
3. Снижают показатели индуктивности, применяя длинные силовые кабели. Эффективность сварки повышают путем исключения наматывания проводов вокруг токопроводящих предметов.
4. Правильно выбирают форму импульсной волны при использовании MIG-технологии. От этого зависит однородность и прочность швов.

Основные этапы процесса импульсной сварки

Сравнение различных видов сварки.

В основе рассматриваемой технологии лежит импульсный перенос металла. Использование данной методики позволяет достигать максимально высоких параметров сварки. Метод сочетает в себе лучшие параметры прочих существующих методов переноса и практически полностью лишен недостатков других методов. При использовании импульсной сварки отсутствуют брызги и не образуется несплавлений.

Импульсные аппараты позволяют варить в любых пространственных положениях. Обеспечивается максимально рациональный и эффективный расход проволоки. Метод характеризуется сравнительно низким тепловложением и позволяет варить изделия из множества различных металлов.

Сварка может выполняться с более медленной подачей проволоки.

Принцип работы сварочного инвертора.

При соединении изделий по импульсной технологии осуществляется бесконтактный перенос металла электрода в сварочную ванну. Таким образом, непосредственный контакт электрода с ванной полностью исключается. Это становится возможным благодаря наличию функции высокоскоростного управления сварочным током.

Чтобы был понятен порядок проведения работы, нужно рассмотреть основные этапы выполняемого процесса. Все начинается с «горячей» фазы, во время которой происходит образование одной капли металла на конце сварочного электрода. После этого происходит повышение силы тока до того значения, которого будет достаточно для сброса данной капли в ванну благодаря эффекту обжатия.

После сброса капли «горячая» фаза сменяется на «холодную». При импульсном процессе сварки происходит снижение тока до базового при отсутствии необходимости в мощности сварочной дуги. Таким образом, импульсный процесс не только очень эффективный, но и сравнительно холодный. При варке на низких токах проволока нагревается, а дуга поддерживается, но количества энергии не хватает для переноса металла. Продолжительность базового тока ограничивают так, чтобы не допустить начала переноса металла электрода большими каплями.

При сбросе капли металла ток поднимается до максимального значения, после чего уменьшается до базового уровня, благодаря чему общее тепловложение снижается. Перенос контролируется путем задания амплитуды и продолжительности пиковой характеристики сварочного тока.

Импульсная сварка в защитной газовой среде является одной из самых эффективных технологий. Она подходит для соединения металлов самых разных типов и толщины. Современные импульсные агрегаты очень удобны в работе. Задача сварщика сводится к установке переключателя в соответствии с обрабатываемым материалом. За счет органов управления источника можно осуществлять тонкую подстройку процесса. Применяемое программное обеспечение способствует максимальной оптимизации эпюры сварочного тока и избавляет сварщика от необходимости полной самостоятельной настройки.

Среди основных преимуществ метода можно выделить:

1. Высочайшее качество сварных соединений.
2. Эффективный контроль дуги.
3. Низкие затраты на обработку.

Таким образом, несмотря на довольно высокую стоимость импульсного оборудования, такая сварка является очень популярной и часто применяется в качестве альтернативы классическим методам сварки металлов в защитной газовой среде. Чаще всего методика применяется для соединения изделий из высококачественных сталей и алюминия.

Работа выполняется с использованием минимального набора инструментов:

1. Аппарата для импульсной сварки.
2. Проволоки и электродов.
3. Защитной экипировки сварщика.

Виды сварочной дуги

Несмотря на множество технологий, выделены четыре режима образования дуги, они указаны в таблице:

Капельная дуга формируется без короткого замыкания, что позволяет работать практически без каплеобразования. Для ее формирования требуется богатая аргоном среда и большая сила тока. Для формирования длинной дуги потребуется высокая мощность и газовая среда с присутствием CO2 не менее 25%.

Во время короткого замыкания и свободного падения формируется смешанная дуга, которая образовывает обильное брызгообразование. Такой режим использовать не рекомендуется. Смешанная дуга образовывается при средней мощности в аргоновой смеси.

Импульсная дуга образовывается при работе с импульсным током. Характерен пинч-эффект. При каждом импульсе выделяется одна капля расплавленного металла. Образовывается во всем диапазоне мощностей. Легко регулируется частотой и силой тока. Работает с незначительным брызгообразованием. Удобно использовать при работе в стесненных условиях.

Существуют нестандартные формы перехода металлов. При выборе силы тока, превышающей стандартные значения тока дуги, появляется капельная дуга высокой мощности. Она имеет глубокое прорезающее действие. Использование такого режима может привести к деформированию шва. Если повысить напряжение, то дуга начинает вращаться, увеличивая область проплавления. Такую дугу применяют для ускорения процесса сварки толстостенных металлов. Метод рекомендуется использовать в условия полной механизации процесса.

Аппарат на постоянном токе

Чтобы варить чугун или нержавейку, требуется аппарат постоянного тока. Его можно сделать из обычного трансформаторного агрегата, если к его вторичной обмотке подсоединить выпрямитель. Ниже приведена схема сварочного аппарата с диодным мостом.

Схема сварочного аппарата с диодным мостом

Выпрямитель собирается на диодах Д161, способных выдерживать 200А. Они обязательно должны быть установлены на радиаторах. Также для выравнивания пульсации тока потребуется 2 конденсатора (С1 и С2) на 50 В и 1500 мкФ. Данная электросхема также имеет регулятор тока, роль которого выполняет дроссель L1. К контактам Х5 и Х4 подсоединяются сварочные кабели (прямой или обратной полярностью), в зависимости от толщины соединяемого металла.

Технология и принцип действия импульсной сварки, классификация видов

Импульсная сварка или сварка аккумулированной энергией представляет собой модификацию электродуговой сварки.

История технологии

Впервые импульсная сварка была применена в 1932 году. Технология была опробована при соединении нержавеющей стали. После успешных испытаний, метод получил дальнейшее распространение.

Понятие «жесткости режима»

От грамотного выбора импульсного режима сварки зависит качество и внешний вид шва. Наиболее важным параметром является «жесткость». Она зависит он физических характеристик и параметров свариваемого материала, а также продолжительности тока. При равных величинах длительности тока, более жестким считается режим, применяемый в соединениях с большей толщиной. Жесткий режим имеет ряд преимуществ:

• большая производительность;
• экономичность;
• малые вмятины от электродов;
• высокая стойкость электродов.

При выполнении точечных или шовных работ соотношение базовых параметров настройки к толщине металла имеет линейную зависимость, что может существенно облегчить выбор сварочного режима.

Суть процесса

Сущность импульсной сварки заключается в соединении металлических поверхностей при помощи микроимпульсов. Источником энергии служить аккумулятор, подключенный к электрической цепи.

Отличительная особенность метода заключается возможности создания сварочных соединений между металлами, имеющими различный химический состав. Выполнения работ требует специального оборудования – импульсного сварочного аппарата.

Технические нюансы

Перед началом работ, для достижения рабочего уровня зарядки, подключите источник тока к сети. Процесс сварки не займет много времени, поскольку используются запасы энергии приемника. Если вы знакомы с основами, то подобные работы возможно выполнять самостоятельно.

Формирование швов происходит за счет плавления отдельных порций металла с последующим покрытием.

Качество выполненных работ во многом зависит от правильного выбора режима сварки. С изменением длительности импульса меняются и параметры сварки. Регулировке поддаются и прочие параметры: форма сварочной ванны, контроль кристаллизации металла, толщина сварочного шва.

Классификация видов

Импульсную сварку делят на четыре основных вида: конденсаторную, инерционную, аккумуляторную и электромагнитную. Каждая имеет свои преимущества и особенности. Рассмотрим каждую разновидность отдельно.

Инерционная

Данный вид основан на использовании энергии, аккумулируемой маховиком сварочного генератора. Для разгона и вращения маховика используется электрический двигатель, питаемый от сети. В момент сварки маховика снижает число и передает запас энергии в виде импульса сварочного тока. На сегодняшний день находится в экспериментальной стадии, как и следующий вид.

Электромагнитная

Электромагнитная технология соединения является результатом преобразования электрической энергии в механическую. Энергия накапливается путем прохождения магнитных сил через трансформатор. Для накопления максимального количества энергии цепь трансформатора должна быть разделена воздушной прослойкой, величина которой рассчитывается отдельно.

Суть процесса

Принцип импульсной сварки.

Если коротко, то это процесс последовательного расплавления металла заготовки в определенных точках со следующим этапом в виде покрытия.

Главный элемент данного процесса – так называемая дежурная дуга невысокой мощности, которая продолжает работать в остановках между повторяющимися импульсами и передает импульсный ток лишь частично.

Эта дуга практически не влияет на металл между импульсами, она отлично и устойчиво горит в пространстве. Второе состояние этой же дуги – импульсное, которое плавит металл в точках приложения.

Соотношение токов от дуги в разном состоянии – импульсном и дежурном должно быть правильным, что может ускорить сварку и повысить качество шва.

Возможности классической дуговой сварки в среде защитных газов сильно расширяются, если металл плавится под воздействием импульсной дуги.

Короткие импульсы производятся за счет энергии специального аккумулятора, который предварительно заряжается от электрической цепи. Главная технологическая особенность и преимущество метода – способность импульсной сварки формировать неразъемные соединения металлов с абсолютно разным составом.

Оборудование для импульсной сварки требуется особое – это особый специализированный –  импульсный сварочный аппарат с определенными расходными материалами. Импульсный аппарат генерирует дозированные сварочные импульсы.

Расходными материалами являются разного рода электроды – плавящиеся и неплавящиеся.

В состав импульсного сварочника входят следующие элементы:

• выпрямитель низкочастотного характера;
• еще один выпрямитель высокочастотного характера;
• устройство сварочного инвертора;
• трансформатор;
• электронный блок управления – плато;
• рабочие шунты.

Электрическая схема устройства импульсной сварки.

Два способа импульсной сварки определяются выбором и использованием электродов:

• с применением электродов неплавящегося вида;
• с применением плавящихся электродов с устранением недостатка процесса в виде разбрызгивания капель расплавленного металла.

Так или иначе это контролируемый повторяющийся процесс переноса расплавленного металла расходника в защитной среде газа.

Вот как это происходит:

• Капля расплавленного металла проволоки расходника отделяется и перемещается на заготовку под воздействием мощного импульса.
• Сразу же после этого сила сварочного тока падает до уровня, который может лишь поддерживать дугу – дуга становится «дежурной», малой мощности.
• Мгновенно начинается процесс остывания металла в сварочной ванне.
• Начинается точное повторение такого же цикла переноса капли под импульсом, с падением тока, остываем и т.д.

С точки зрения электрической составляющей процесса импульсной сварки в аппарате применяется трансформация сетевого напряжения в выпрямленное постоянное, после чего оно превращается в напряжение с высокой частотой.

Характеристики сваривания

Импульсно дуговая сварка осуществляется собственными руками мастеров, что позволяет лично контролировать качество швов. Сварочные работы не отнимают длительного времени, благодаря чему имеется возможность применять запасенную энергию специального приемника. Зарядка этого устройства выполняется от обычного электрической линии без перегрузки общей сети.

Применение сварочного аппарата позволяет избежать разбрызгивающего эффекта в процессе соединения. Нововведения в разработке передовых сварочных устройств открыли возможность создавать самодельные шовные соединения. Благодаря одновременному нагреву и расплавлению отдельных компонентов сварных поверхностей качество шва остается превосходным.

Для безопасного и правильного использования сварочного агрегата необходимо заблаговременно выставлять дежурную и импульсную дуги согласно правильным параметрам. Если все подготовительные работы выполнены верно, возможность появления кратеров в стыковых местах полностью исключается.

Основными технологическими особенностями импульсной сварки считаются:

• Определенная жесткость сварки. От нее зависит продолжительность отдельного импульса.
• Сохраняется возможность корректировки сварочной ванны.
• Специалист может контролировать процесс кристаллизации металлических поверхностей.
• Настраивая агрегат, сварщик способен нормализовать имеющийся сварочный шов.
• Изменения настроек устройства также позволяет регулировать пределы деформационных процессов.

Импульсный режим сварки применяется для скрепления листов из металлических сплавов с толщиной, равной 3 мм. Технология способна справиться со свариванием конструкций в отличных от стандартных пространственных плоскостях. Для обеспечения бесперебойного питания импульсного агрегата потребуется несколько преобразователей тока.

Разновидности импульсной сварки и их мельчайшие нюансы

Если заняться классификацией разновидностей импульсного режима сваривания можно выделить следующие обособленные разновидности:

1. Конденсаторное сваривание.
2. Инерционное.
3. Электромагнитная технология соединения.
4. Аккумуляторная сварка.

Аппарат импульсной сварки, основанный на конденсаторной технологии, характеризуется большим разбросом доступного диапазона тока. Среди таких устройств имеются модели малой мощности, также полностью противоположные агрегаты высоких мощностей. Сварочное устройство позволяет успешно дозировать энергию, которая необходима для поддержания определенного типа сварки. Для конденсаторного режима дозировки должны происходить в жестком режиме, что обеспечивает постоянный нагрев заготовок. Применяется конденсаторный режим сварки при соединении алюминиевых деталей и конструкций.

Аккумуляторная сварка предполагает применение агрегатов, функционирующих на щелочных аккумуляторах. Подобные устройства характеризуются невысоким общим сопротивлением и способностью превосходно противостоять замыканиям. Электромагнитные аппараты обеспечивают скрепление поверхностей за счет механической энергии, которая создается магнитными полями. Инверсионная сварка предполагает использование энергии массивного маховика. Благодаря кинетической энергии сращения происходит соединение рабочих поверхностей.

Инвертор из блока питания компьютера

Сварочный аппарат из блока питания компьютера сделать невозможно. Но использовать его корпус и некоторые детали, а также вентилятор вполне реально. Итак, если сделать инвертор своими руками, то его легко можно разместить в корпусе БП от компьютера. Все транзисторы (IRG4PC50U) и диоды (КД2997А) необходимо устанавливать на радиаторы без использования прокладок. Для охлаждения деталей желательно использовать мощный вентилятор, такой как Thermaltake A2016. Несмотря на свои небольшие размеры (80 х 80 мм), кулер способен развивать 4800 об/мин. Также вентилятор имеет встроенный регулятор оборотов. Последние регулируются с помощью термопары, которую нужно закрепить на радиаторе с установленными диодами.

Совет! В корпусе БП рекомендуется просверлить несколько дополнительных отверстий для лучшей вентиляции и отведения тепла. Защита от перегрева, установленная на радиаторах транзисторов, настроена на срабатывание при температуре 70-72 градуса.

Ниже приведена принципиальная электрическая схема сварочного инвертора (в большом разрешении), по которой можно сделать аппарат, помещающийся в корпусе БП.

Далее приведены схемы, для производства печатных плат, которые нужны, чтобы сделать инвертор.

На следующих фото показано, из каких комплектующих состоит самодельный инверторный сварочный аппарат, и как он выглядит после сборки.

Этапы сварного импульсного процесса

Использование технологии переноса металла существенно улучшает конечное качество сварки. Подобная схема импульсной сварки считается весьма эффективной и действенной. Этот метод не дает образовываться разбрызгиванию, несплавленных участков также не остается.

Современные агрегаты допускают сваривание поверхностей практически в любых плоскостях, причем расход проволочного материала сохраняется на прежних значениях. Качественные швы характеризуются отсутствием прожогов и однородной толщиной.

При осуществлении импульсной сварки применяется специализированный агрегат, работа которого основывается на сбросе металлической капли с электрода устройства в активную сварочную ванну. Весь процесс подразделяется на этапы:

1. Из-за нагревания электрода на его окончании создается металлическая капля.
2. Последующее повышение силы тока позволяет капле соскальзывать непосредственно в сварочную ванну.
3. Осуществляется замена горячей фазы на противоположную.
4. Повторение основного цикла сварки.

Импульсная контактная сварка является высокоэффективным методом соединения различных по составу поверхностей.

Совет: при работе с небольшой силой тока использующаяся проволока должна нагреваться достаточно хорошо, чтобы обеспечивался постоянный сбор металлических капель.

Применять сварочный аппарат, функционирующий по технологии импульсной сварки, возможно даже в газовой защитной среде. Так осуществляется сваривание поверхностей с различной толщиной. Благодаря расширенным настройкам самого устройства, возможно, регулировать каждый параметр конечного результата. Современные агрегаты оснащаются инновационными программами, способными значительно облегчить усилия сварщика.

Главным достоинством импульсного сваривания признается отсутствие лишних брызг. Собственноручный режим позволяет самостоятельно регулировать направление и величину шва.

Как сделать своими руками сварочный агрегат?

После изучения главных особенностей процесса сборки, можно приступать непосредственного к сборке самодельного оборудования.

На сегодняшний день существует большое количество различных способов и рекомендаций, как лучше собрать самодельный сварочный аппарат любого вида – с переменным или постоянным током, импульсные или инверторные, автоматические или полуавтоматические.

Достаточно глубоко в эту тему уходить не стоит, поскольку один из самых простых способов собрать аппарат для сварки своими руками, это использование трансформатора.

Его особенность – работа с переменным током, благодаря чему обеспечивается выполнение качественного шва при сваривании металлических поверхностей. Такое оборудование может справиться с любой бытовой работой, где необходимо сварить металлические либо стальные конструкции

Чтобы изготовить его необходимо подготовить:

1. Несколько метров кабеля с большой толщиной.
2. Материал для сердечника, который будет располагаться в трансформаторе. Сам материал должен обладать повышенной проницаемостью с примагничиванием.

Оптимальный вариант, когда сердечник в форме стрежня имеет букву «П». В некоторых случаях разрешено применять данную деталь в более измененной форме, к примеру, круглой из статора, изготовленной из поврежденного электрического двигателя.

Однако стоит обратить внимание, что на такую форму обмотки накручиваются труднее. Лучше всего, когда сечение сердечника для классического сварочного оборудования, сделанного своими руками и используемого в бытовых целях, имело площадь около 50 см2

Чтобы оборудование имело доступный вес, не стоит увеличивать в объеме сечение, однако технический эффект будет не на высшем уровне. Если площадь сечения вам не подходит, то её удастся посчитать самостоятельно, используя специальные схемы и формулы.

Первичная обмотка должны быть изготовлена из провода из меди, который будет обладать повышенными характеристиками: термическая стойкость, поскольку в процессе эксплуатации конструкции данная детали очень сильно нагревается.

Такая деталь должна обладать хлопчатобумажной либо стеклотканевой изоляцией. На крайний случай, возможно использовать провод из резины с изоляцией либо резиновую ткань, однако опасайтесь полихлорвиниловой обмотки.

Изоляция также изготавливается своими руками, с использованием хлопчатобумажной либо стеклоткани, а точнее её части по 2 см в ширину. Благодаря этим кускам получится обмотать провод, а затем пропитать его с помощью любого лака с электротехническим назначением. Такая изоляция не будет перегреваться после регулярного функционирования.

Аналогично приведенным выше расчетам удастся посчитать, какая площадь сечения обмотки – первичной и вторичной будет самой оптимальной. Зачастую вторичная обмотка имеет площадь около 30 мм2, а первичная обмотка до 7 мм2, с использованием стержня в 4 миллиметра диаметром.

Кроме этого простым способом нужно определить, насколько будет протягиваться кусок провода из меди и сколько витков понадобится, чтобы накрутить две обмотки. После этого наматываются катушки, а каркас изготавливается при помощи геометрических параметров магнитопровода.

Главное проследить, чтобы при надевании магнитопровода не было никаких сложностей. В первую очередь, необходимо правильно подобрать размер сердечника. Его лучше всего изготавливать по помощи электротехнического картона либо текстолита.

По такому же аналогу удастся изготовить конструкцию для сварки мелких деталей. Для дома можно использовать сварочный аппарат «мини» маленького размера.

Типы сварочных аппаратов

Все аппараты для сварочных работ делятся на газовые и электрические. Газовые установки не совсем подходят для использования в быту. Они требуют к себе особого отношения, так как комплектуются взрывоопасными баллонами с газом. Поэтому речь следует вести только об аппаратах электрических. Они тоже бывают разные:

Сварочный инвентор является экономичным и идеально походит для домашнего пользования.

1. Генераторы. Эти установки имеют свой генератор тока. Отличаются очень большим весом и громоздкими размерами. Для домашней сборки и применения не подходят.
2. Трансформаторы. Такие аппараты могут питаться от сети 220 или 380 вольт. Пользуются большой популярностью, особенно полуавтоматы.
3. Инверторы. Очень экономные приспособления, идеально подходящие для дома. Отличаются малым весом, но довольно сложной электронной схемой.
4. Выпрямители. Просты в изготовлении и использовании. Даже начинающие сварщики могут делать качественные швы. Идеальны для сборки своими руками.