Устройство и схема самодельного сварочного полуавтомата

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.

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:

Читайте также  Таблица шероховатости

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.


Вообще


Вид спереди


Вид сзади


Вид слева

Переделываем инверторный трансформатор

Полуавтомат сварочный своими руками сделать можно путем переделки трансформатора инвертора. Для приведения характеристик инверторного трансформатора в соответствии с необходимыми, он обматывается медной полосой, обматывающейся термобумагой. Обыкновенный толстый провод для этих целей не используется, потому что он будет сильно нагреваться.

Вторичная обмотка тоже переделывается. Для этого нужно:

  • Намотать обмотку из трех слоев жести, из которых каждый изолируется фторопластовой лентой.
  • Концы обмоток спаять друг с другом для повышения проводимости токов.

В конструктивной схеме инвертора, используемого для включения в полуавтомат, должен быть предусмотрен вентилятор для охлаждения аппарата.

Изготовление своими руками

Проще всего выполнить самодельный полуавтомат из инвертора на основе мощного силового блока. Изготовить инвертор можно самостоятельно или использовать от имеющегося в распоряжении оборудования. Для полуавтомата следует использовать инверторы мощностью не меньше 150 ампер.

Существуют схемы переделки техники, позволяющие устанавливать мощность, которой будет хватать для осуществления полуавтоматической сварки. Устройство этого типа будет сложным в реализации, поэтому рекомендовать использовать маломощные силовые блоки можно лишь опытным радиолюбителям, которые могут изготовить по-настоящему сложную технику.

Изготовить качественное оборудование можно при наличии на руках пусковой схемы полуавтоматического сварочного инвертора. К характеристикам такого агрегата можно отнести следующее:

  • Первичный ток — 8- 12 А.
  • Напряжение питания — 220 или 380 вольт.
  • Напряжение холостого хода — 36−42 Вольта.
  • Ток сварки — 40−120 ампер.
  • Регулировка напряжения с шагом плюс-минус 20%.

Это оптимальные параметры для бытового сварочного полуавтомата, который справится с различными по показателям тугоплавкости металлами. В последующем можно, используя дополнительные чертежи увеличения мощности инвертора, изменить базовые характеристики, что позволяет применять такое оборудование в бытовых и промышленных целях.

Полуавтомат своими руками

Ниже есть видео о том, как сделать сварочный полуавтомат своими руками. Автор приводит довольно подробное описание своего самодельного полуавтомата на базе инвертора для ММА-сварки.

Основа такого самодельного полуавтомата — это сварочный инвертор для ручной дуговой сварки. Подающий механизм автор собрал буквально из подручным материалов. При этом многие компоненты можно купить недорого в интернете и не заморачиваться с самостоятельным изготовлением. Тот же сварочный рукав для полуавтомата своими руками делать нецелесообразно, гораздо проще заказать его по невысокой цене.

Ниже схема полуавтоматической сварки и схема управления сварочным полуавтоматом.

Подающий проволоку механизм

Самодельный сварочный аппарат будет работать качественно только тогда, когда подача проволоки будет непрерывной и равномерной. Обеспечить это можно тремя способами:

  1. Купить новый готовый механизм – достаточно дорогой, но самый быстрый вариант.
  2. Приобрести только подающие бобины.
  3. Изготовить устройство самостоятельно. Для этого потребуются:
  • пара подшипников (при чем, один из них должен быть прижимным и, соответственно, регулируемым);
  • пружина натяжения;
  • направляющий ролик;
  • мотор для подачи электродной проволоки (можно использовать мотор от стеклоочистителей);
  • металлическая пластина, на которой будет закреплено приспособление.
  1. Делаем на пластине отверстия для крепления подшипников и двигательного вала.
  2. С обратной стороны пластины закрепляем мотор.
  3. Надеваем направляющий ролик на вал.
  4. Сверху и снизу закрепляем наши подшипники.

Полученную деталь размещаем в корпусе таким образом, чтобы ролики размещались по одной направляющей с разъемом для горелки – тогда проволока не будет изламываться. Для выравнивания проволоки желательно установить перед роликами жесткую трубку.

Последовательность сборки самодельного полуавтомата

Подающий механизм

Согласно информации от мастеров-умельцев, одной из самых сложных задач при самостоятельном изготовлении сварочного аппарата полуавтоматического принципа действия является создание надежного и эффективного механизма подачи проволоки. В общем случае он представляет собой катушку, соединенную с валом маломощного электропривода посредством прижимного роликового устройства. Бывает достаточным применение электродвигателя, устанавливаемого на дворники ветрового стекла автомобиля. При выборе привода следует отдавать предпочтение двигателям одностороннего вращения.

Все элементы подающего механизма монтируются на толстостенной текстолитовой пластине (толщиной не менее 8-10 мм). Катушка фиксируется посредством одного-двух шарикоподшипников на валу соответствующего диаметра, закрепленного в корпусе. На вал электродвигателя насаживается ролик, который с двух сторон фиксируется шариковыми подшипниками. На выходе узла необходимо установить направляющую с диаметром отверстия чуть большим, нежели размер используемой проволоки.

Функционирование регулятора подачи проволоки осуществляется следующим образом:

Проволока со свободно закрепленной катушки протягивается через направляющий элемент и прижимается с оптимальным усилием одним из роликов. Усилие должно быть таковым, чтобы обеспечивалось протягивание сварочной проволоки без проскальзывания, но не чрезмерным, способным привести к увеличению механической нагрузки на электропривод, что может легко вывести его из строя. Для такого эффекта следует использовать пружину на регулируемом резьбовом соединении.

Схему управления подачей проволоки лучше всего реализовать посредством классического тиристорного блока с диодным мостом, рассчитанным на ток, превышающий значение в 10А. При прочих выполненных условиях данный узел способен подавать сварочную проволоку большинства типоразмеров, используемых при бытовой сварке (от 0.8 до 1.6 мм), причем скорость протяжки можно регулировать самому (в зависимости от диаметра расходного материала).

Доработка заводского инвертора

Переделка схемы сварочного полуавтомата из агрегата инверторного типа заключается в доработке его трансформатора. Для этого необходимо обмотать его первичную катушку полосой из тонкой меди в термоизоляционной обмотке. Обычный медный провод нельзя использовать в этих целях ввиду высоких температур, способных привести к повреждению ПВХ-изоляции.

Катушку вторичной цепи трансформатора также следует адаптировать под новые задачи, намотав для этого поверх существующей обмотки три слоя такой же проволоки, изолируемых между собой фторопластовой лентой. Для увеличения проводимости токов необходимо спаять между собой стандартные выводы катушки с дополнительными обмотками.

Горелка

Этот элемент для полуавтоматической сварки можно сделать самостоятельно. Но лучше воспользоваться готовыми заводскими решениями производителей данного оборудования, установив в самодельный сварочный аппарат стандартную горелку, оснащенную сварочными рукавами (для инертного газа и проволоки), поскольку этот узел является одним из самых ответственных за качество осуществляемых сварочных процессов.

Баллон

Конечно, лучше использовать стандартный баллон с инертным газом, поскольку только такой продукт способен соответствовать всем требованиям безопасности. Однако подобные емкости чрезмерно громоздки и достаточно дороги, поэтому многие домашние умельцы нашли выход: для нечастой эксплуатации полуавтоматического сварочника в качестве баллона (только для углекислого газа) применяют огнетушитель, соединенный с редуктором с помощью специального резьбового переходника.

Общие сведения

Если купить сварочный полуавтомат нет возможности, можно попробовать собрать его своими руками. Сразу нужно сказать, задача эта не из самых лёгких, и собрать самодельный сварочный полуавтомат под силу только тем, кто имеет определённый навык работы с электрическими приборами, уже что-то ремонтировал, и разбирается в схемах. Для тех, кто решился на это, можно порекомендовать несколько возможных вариантов сборки.

Читайте также  Usb type c распиновка

До начала планирования работ по созданию сварочного полуавтомата, следует изучить принципы полуавтоматической сварки, а также устройство и работу предназначенного для этого прибора.

Сварочными полуавтоматами называют аппараты, осуществляющие электродуговую сварку постоянным током с использованием в качестве электрода специальной сварочной проволоки в среде защитных газов.

Проволока намотана на вращающейся катушке и автоматически подается к месту сварки, проходя через механизм подачи. Схема сварочного полуавтомата может содержать как инверторный, так и трансформаторный источник тока.

Сварщик своими руками разжигает дугу и выполняет шов, поэтому работа называется полуавтоматической. Аналогом держателя электродов в сварочном полуавтомате служит горелка, имеющая пистолетную рукоятку с клавишей включения подачи проволоки.

Подача проволоки осуществляется по тонкому каналу, проходящему внутри обрезиненного рукава, соединяющего полуавтомат с горелкой. Канал для подачи газа при сварке находится в том же рукаве и заканчивается соплом на конце горелки.

Перед тем как зажечь дугу, включением подачи проволоки нужно добиться её выдвижение за край горелки на 10 – 15 мм.

Затем включается подача газа и начинается процесс сварки. Скорость подачи проволоки и газа регулируется руками, вращением головок, расположенных на лицевой панели сварочного полуавтомата.

Самодельный полуавтомат

Есть разные подходы к созданию самодельного сварочного полуавтомата из инвертора, но мы остановимся на самых практичных и интересных.

Следуя этим инструкциям любой новичок с начальными познаниями электротехники сможет сделать это у себя дома.

Метод №1

Сконструировать полуавтоматическое сварочное устройство можно и дома, используя подручный инвертор. Без него обойтись невозможно.

Подойдет инвертор средней мощности для MMA сварки. Важно, чтобы он был в рабочем состоянии и мог выполнять простые операции.

Далее нужно поменять вольт-амперные показатели (ВАХ) для работы в полуавтоматическом режиме. Тут пригодиться ШИМ-контроллер. Отметим, что этот подход самый трудный и справиться смогут только опытные сварщики.

Необходимо сделать дроссель из дневной лампы, и переключить напряжение на обратную связь. В видеоролике, представленном ниже, вы можете узнать все подробности и схемы этого метода.

Метод №2

Этот способ сбора самодельного сварочного полуавтомата очень простой и его может освоить практически каждый человек, который имел дело с инверторной сваркой. Некоторые модели инверторов можно переключать в режим с жестким изменением ВАХ.

Если у вас есть под рукой такой аппарат, то вы с легкостью можете сделать из него полуавтомат. Останется лишь заказать внешний подающий блок.

Важно иметь под рукой соответствующие провода. Нужно лишь подключить подающий блок к инвертору и вы готовы варить. В этом случае подающий блок выступает в роли дополнения. В видеоролике ниже демонстрируются особенности такого способа.

Метод №3

Последний метод сбора самодельного сварочного полуавтомата покажется не таким простым, ведь тут вам пригодятся определенные знания и умения. Как и в предыдущем случае, вам так же понадобится инвертор-донор.

Любым аппаратом обойтись не получится, потому что необходима именно сборка ZX-7 с шунтом на выходе. Отсутствие форсажа дуги и горячего старта будет только на пользу.

Не забывайте про вольт-амперные характеристики, их тоже нужно изменить. Далее настройте нарастание тока. В зависимости от сборки инвертора, дальнейшие шаги могут отличаться в разных источниках.

Рекомендуем вам прочитать больше информации на специальных форумах. В видеоролике ниже вы можете взглянуть на работу самодельного полуавтомата.

Это вся информация, необходимая вам для того, чтобы из инвертора сделать самодельный сварочный полуавтомат. Этот инструмент пригодится вам в тех случаях, когда под рукой не будет заводской модели.

Переделав его, вы не только сэкономите деньги, но также получите новые умения в электротехнике. Такой полуавтомат не требует тщательного ухода и его можно хранить хоть в подвале, хоть в гараже.

К тому же, починка инструмента не займет у вас много времени и сил, поскольку вы прекрасно понимаете, из каких деталей он состоит.

Важно помнить, что самодельный аппарат не станет вашим идеальным помощником. Не рекомендуется использовать его длительное время.

Во многих нюансах и характеристиках он будет сильно уступать заводским моделям, и вы пойдете на риск, если будете перестраивать его в полевых условиях. Для серьезных сварочных работ будет лучше приобрести инструмент в магазине.

В этой статье мы не смогли осветить все нюансы самостоятельной сборки полуавтомата. Но этой информации вам будет вполне достаточно. Собрать дома его возможно, но процесс этот довольно трудный и не самый выгодный.

Самодельное оборудования практически всегда будет работать хуже заводского. Учитывайте это перед тем, как решитесь на такой шаг. Желаем удачи в работе!