Сварка играет важную роль в технических процессах. Один из её видов, точечная сварка - соединение деталей вместе в одной или нескольких точках. Аппарат точечной сварки позволяет значительно снизить конечную стоимость и сократит время на изготовление, особенно если сделан своими руками.

Прочность сварки

На прочность сварки влияет размер и материал участка. А на него воздействует:

• Размер электродов .
• Площадь контакта.
• Состояние поверхности.
• Время воздействия и величина тока.
• Размер поверхности с которой контактировал электрод.

Точная сварка имеет свою нишу для применения - соединения деталей между собой от 0,002 мкм до 20 мм. При процессе, величина тока измеряется сотнями ампер, а сопротивление поверхности и электродов минимально.

Преимущества точечной сварки:

Процесс используется как в домашних условиях, так и в промышленности . С его помощью производится сварка таких материалов:

• Листовой металл.
• Изделий из цветных сплавов и стали.
• Гнутых и сортовых профилей.

В быту с помощью точечной сварки ремонтируют инструмент, домашнюю утварь, кухонное оборудование. Процесс заключается в совмещении деталей в определённом положении. Они фиксируются между собой и электродами с помощью электрического тока происходит разогрев поверхностей до сваривания. Главное - точно закрепить деталь в нужном положении и удерживать её в процессе сварки. Тепловой импульс, плавит металл в зоне контакта, соединяя две поверхности в одно целое.

Разновидности аппаратов точечной сварки

Самый простой аппарат точечной сварки управляется вручную, каждый раз выставляться сварочный ток и продолжительность работы. Требует опыта работы с конкретным аппаратом. Довольно простая конструкция, легко изготовить своими руками.

Аппараты бывают трех разновидностей:

Переносные устройства по своим характеристикам не уступают стационарным. Сварочный аппарат, сделанный в виде ручных клещей, способен соединить металл толщиной 5 мм. А с помощью ручного привода фиксации достигается усилие в 150 кг. Простота использования, высокое качество сварного шва, низкая цена, выделяет этот тип аппаратов среди конкурентов.

Инвентарные устройства имеют небольшие размеры, многофункциональность, легко подключаются к бытовой сети. И даже высокая цена не снижает их популярности.

Аппарат для точечной сварки своими руками

Простейшим для изготовления в домашних условиях является аппарат точечной сварки, в котором сила тока не регулируется. А управление процессом осуществляется с помощью изменения длительности электрического импульса, для этого используют выключатель или реле времени.

Сварочный аппарат действует на принципах закона Ленца - Джуоля : электрический ток, проходя по проводнику, выделяет тепло, которое напрямую равно квадрату тока, времени и сопротивлению проводника. Это означает что при силе тока в 1000 А, на тонких проводах и плохо сделанных соединениях, потери будут в 10000 раз больше, чем при 10 А.

Трансформатор

Основной элемент любого оборудования для точечной сварки - силовой, с повышенным эффектом трансформации (для получения нормального сварочного тока). Его можно взять в мощной микроволновке (от 1 кВт и выше) , он питает магнетрон. Удобен своей доступностью и хорошими характеристиками . Показателей трансформатора хватит для точечной сварки стальных листов в 1 мм. Для получения большей мощности используют 2 и более детали.

Для работы магнетрона в микроволновой печи нужно повышенное напряжение в 4000 В. Поэтому используется повышенный трансформатор. На первичной обмотке у него меньше витков чем на вторичной, но толщина провода больше.

Показатели таких трансформаторов составляют до 2000 В (в микроволновке оно удваивается перед подачей на магнетрон), не стоит их подключать в сеть и измерять выходные характеристики . Из этой детали нам понадобится первичная обмотка (в которой толще провод и меньше витков) и магнитопровод.

Провода срезаются стамеской или ножовкой (если он сварен, а не склеен), или выковыривается и высверливается (при очень плотной набивки обмотки, когда выбивание всё разрушит). При удалении проводов вторичной обмотки старайтесь действовать аккуратно, чтобы не повредить первичную обмотку . В трансформаторе также бывают шунты, которые ограничивают ток, их тоже нужно срезать.

После аккуратного извлечения нужных элементов, вторичная обмотка трансформатора обновляется. Для достижения показателей тока в 1000 А нужно использовать медный кабель с толщиной сечения в 100 мм² и более. Это может быть пучок или многожильный провод. Если внешняя изоляция мешает получить нужное количество витков, то её удаляют и заменяют на тканевую изоленту. Провода должны быть как можно меньшей длины, чтобы не было ненужного сопротивления.

Делается не больше 3 витков. У вас получиться 2 В, этого достаточно для домашних нужд. Но если вам нужен больший ток, то сделайте больше витков, так вы повысите показатели мощности . Также можно использовать несколько трансформаторов. Это хороший вариант когда у вас на руках 2 одинаковых, но их характеристик по отдельности не хватит для сварки металла нужной толщины.

Например, если у вас есть 2 трансформатора мощностью 0,5 кВт, с входным напряжением 220 В, при номинальном токе 250 А и выходным напряжением 2В. Соединив выводы вторичных и первичных обмоток, получим прибор, в котором номинальное напряжении в 2 В, выходной ток - 500 А (ток сварки также удвоится).

При создании устройства, во вторичных цепях устройства должны использоваться электроды. То есть при задействовании трансформаторов по 0,5 кВт , их связывают вместе проводами с диаметром 1 см, а концы к электроду. Если допустить ошибку при подключении выводов вторичной и первичной обмотки, это приведёт к короткому замыканию.

Когда используете два мощных трансформатора и вам нужно увеличить напряжение, но размер окна магнетрона не позволяет добавить необходимое количество витков провода, для этого вторичные обмотки соединяются последовательно. Необходимо согласовывать направление витков, иначе можно получит противофазу, что приведёт к выходному напряжению равному нулю (чтобы правильно понять этот момент проведите эксперимент с тонкими поводами).

Одноимённые выводы имеют обозначения на трансформаторах, но если на вашем устройстве оно отсутствует, то можно провести проверку. На первичные обмотки трансформаторов подаётся напряжение, а к вторичным обмоткам подключён вольтметр. Результата может быть два: прибор показывает напряжение или нет.

Первый случай свидетельствует о том, что цепи первичной и вторичной обмотки соединены вместе разноимёнными выводами (напряжение на первичной обмотке равно половине входного, которое преобразуется во вторичной обмотке, где оно суммируется и даёт двойное значение). Нулевое значение вольтметра показывает, значение напряжения на вторичных обмотках противоположны, это значит что одна из пар обмоток соединена одноимённым выводом.

Чтобы увеличить показатели у своего аппарата точечной сварки, нужно соединить несколько трансформаторов, но они не должны превышать показатели сети, иначе при его использовании общее напряжение будет падать. Ограничитесь 1000–2000 А, для бытовых условий такой силы тока достаточно.

Электроды

Медные стержни используют в качестве электродов. Чем больше толщина тем лучше, но его диаметр не должен быть меньше показателей провода. Если у вас аппарат небольшой мощности, то подойдут жала от паяльника.

Электроды требуют периодической подкачки, так как со временем они теряют форму и приходят в негодность. Чем меньше длина провода , идущего от электрода к трансформатору, тем лучше. Количество соединений должно быть минимальным, на них также теряется мощность. В идеале, на концы цепляются медные наконечники, к которым подключаются электроды. В месте контакта меди происходит окисление, чтобы этого избежать их спаивают вместе. Такое соединение проще чистить.

При использовании обжима, площадь крепления получается гораздо меньше, что увеличивает потери.

Управление

Аппарат управляется переключателем или рычагом. Электроды должны быть закреплены с такой силой, чтобы обеспечить нормальную сварку. Чем толще лист металла, тем больше показатель. На промышленных аппаратах она доходит до 100 кг . Делайте рычаг управления длинными и крепким, а сам аппарат помассивнее, с возможностью стационарного крепления. Дополнительное усилие при точечной сварке можно добавить винтовым зажимом.

Выключатель подключается к цепи первичной обмотки, иначе он будет добавлять сопротивления, а его контакты при работе расплавятся.

Если вы используете рычажный механизм прижима, то кнопку выключения монтируйте на нём. Очень удобно одной рукой давить на рычаг и управлять работой. Вторая рука контролирует сварку деталей.

Эксплуатация

Включать и выключать аппарат нужно когда электроды сжаты, иначе электроды будут искрить и подгорать. Принудительная вентиляция значительно облегчит эксплуатацию , иначе вам придётся следить за температурой трансформатора, электродов, токопроводов и делать частые перерывы. А пока вы опытным путём найдёте температурные режимы элементов, что-то может безвозвратно сгореть.

Чтобы качественно осуществлять точечную сварку нужен опыт сведения двух поверхностей материала, сварки токовым импульсом, определения процесса готовности по цвету и внешнему виду.

При осуществлении точечной сварки своими руками соблюдайте технику безопасности, при возникновении искр и расплавленного металла, немедленно прекращайте работу. Эксплуатация неисправного аппарата представляет большую опасность.

Точечную сварку можно встретить не только на производстве, но и в бытовых условиях. Преимущества выбора такого вида сварки заключается в ее надежности. Данным способом крепления легко соединить разноуглеродные стали, цветной металл. При этом, можно строить практически любые конфигурации и совмещения с металлами.

Позволяет создавать изделие под любые фантазии и потребности.

Спектр применения

Чаще всего, точечная сварка получила широкое применение в ремонте кабелей и бытовой техники. позволяет производить ремонт аккумуляторов и других мобильных переносных устройств.

Технология сварки

Технология сварки аккумуляторов достаточно проста, пример можно посмотреть по видео ниже.

Весь процесс сварки заключается в нагреве рабочей металлической поверхности до пластичного состояния. В таком состоянии изделия легко деформируются и соединяются.

Для обеспечения качества требуется постоянное проведение процесса плавления. Непрерывность и определенная скорость рабочего темпа, сила нажатия являются ключевыми в работе. В дальнейшем эти параметры характеризуют качество изделий.

Основой принципа работы данной сварки служит преобразование электрической энергии в тепловую. Под воздействием тепла металлическая поверхность подвергаются плавлению.

Контакт электродов следует помещать в местах соединения 2 рабочих поверхностей деталей, необходимых для закрепления.

Застывание расплавленной массы происходит в момент отключения тока. Тем самым, исключается эффект растекания поверхности швов. Поэтому, данный вид сварки носит название точечный.

Клещи

Присоединение частей деталей осуществляется за счёт закрепления поверхности при помощи специальных клещей. Которые, подразделяются на подвесные и ручные.

• Подвесные. Получили широкое применение в условиях завода и промышленных предприятий, подлежат многократному использованию.
• Ручные. Основной функцией служит передача электротока на электроды.

Ряд преимуществ

• Высокая скорость работы;
• Наивысшая степень электробезопасности;
• Обеспечение качественного соединения;
• Изготовить устройство для сварки можно в ручную.

Технический процесс

Вся система построена на элементарной передаче тепла в целях плавления металла в местах закрепления. На качество сварки может повлиять плохая очистка поверхности, видимые окислы.

Пользуясь законом теплопроводности, следовало бы учитывать этот параметр для большинства распространенных металлов. Параметры теплопроводности для некоторых из них представлены ниже в таблице.

Электроды должны тоже соответствовать некоторым параметрам:

• Теплопроводность;
• Электропроводимость;
• Механическая прочность;
• Скорость обработки.

Электроды недолговечны и требуют бережного отношения. При постоянном воздействии температурного режима, необходимо прерываться. Данная возможность позволяет остыть электродам и свариваемой поверхности. Таким образом, продлевается ресурс электродов.

Диаметр электродов влияет на характеристику силы тока, а соответственно и на качество шва. Диаметр сечения электрода подбирается исходя из толщины рабочей поверхности. Электрод должен быть приблизительно в два раза толще закрепляемых изделий.

Контактная сварка

Контактная сварк а позволяет проводить работы в обычных домашних условиях. Но, чаще всего, этот способ широко применяется в промышленности.

Заводы-изготовители позаботились о том, чтобы домашних условиях не присутствовали громоздкие аппараты по точечной сварке. Уже давно придуманы компактные мобильные устройства. Их предназначение заключается в ремонте домашней бытовой техники.

Такое устройство получило название споттер. Устройство оснащено двумя выводами, предназначенными для закрепления одного из них к рабочей поверхности изделия. Второй же вывод подводится к электроду.

В данной конфигурации в нет необходимости. Источник тока должен располагаться на достаточно близком расстоянии от места проведения работ.

Не стоит обращать на малогабаритное устройство, она достаточно функционально для своего размера.

Наиболее простые устройства используют однофазный ток. Но надеяться на то, чтобы закрепить деталь более одного миллиметра не стоит. Закрепление более сложных деталей производится с привлечением дополнительного трансформатора.

Стоимость

Стоимость споттеров достаточно невелика. В самой дорогой категории находятся инверторные.

Как правило, бытовые устройства не требует больших мощностей. Поэтому, можно обойтись и самодельным аппаратом.

Точечная сварка отличается своим качеством шва. В большинстве случаев, чтобы его разрушить требуется применение серьезных механических воздействий. Чаще всего, для этого используются сверла.

Схема аппарата

Если существует такая потребность, есть желание сделать устройство самому, то собрать его вполне возможно в домашних условиях.

Размеры аппарата по точечной сварке зависит, прежде всего, от потребностей. Наиболее удобными выступают устройства со средними габаритами.

Рисунок. Схема сварочного аппарата по точечной сварке.

Работа устройства заключается на принципе Ленца-Джоуля. Требования физического закона гласит, что проводник должен вырабатывать тепло в количестве равным пропорции с сопротивлением проводника, а также квадратом тока и затраченного времени.

К такому схемному решению обязательна установка выпрямительного моста. Через тиристорный мост происходит заряд конденсатора. Первый тиристор выступает в качестве катода.

Конденсаторный блок является своеобразной защитой и служит в качестве высвободителя тока. Создается принцип качели, постоянная зарядка и разрядка конденсаторов. Данный принцип позволяет создавать эффект точечной пайки. Шов равномерно и своевременно остывает, не позволяя расплываться металлу.

Для увеличения мощности в схему, также добавляются дополнительный тиристор с реле выключения.

Самодельный аппарат

Важной деталью сварочного аппарата служит трансформатор. Минимальное значение по мощности должно составлять 750 Вт.

Видео по созданию собственноручного устройства.

Создать устройство можно при помощи инвертора. Прежде чем, приступать к цели, необходимо обладать некоторыми навыками в области электротехники.

Более простой считается схема с использованием трансформатора взамен инвертора. Но такие устройства недостаточно мощные, чтобы производить работы с металлами достаточной толщины более 1 мм.

Шаги создания устройства

• Извлечь трансформатор из ненужной микроволновки;
• Избавиться от вторичной обмотки, креплений, шунтов;
• Произвести вторичную обмотку более толстым проводом, чем в первичной;
• Проверить собранное устройство на утечку тока;
• Утечки устранять изоляцией при помощи ленты;
• Проверить силу тока. Значение должно быть не более 2 кА.

В качестве наконечников или электродов более всего подходит медный провод значительной толщины. Наконечники затачиваются и закрепляются.

Машина контактной сварки не только проста при эксплуатации, но ее еще несложно изготовить. Главное, что необязательно владеть навыками данной работы. В том, как сделать самодельную контактную сварку своими руками и из доступных устройств, разберется даже новичок. Что такое контактное соединение?

Виды контактной сварки:

• точечная;
• рельефная;
• стыковая и шовная.

Конструктивное исполнение

Машина точечной контактной сварки, изготовленная в бытовых условиях может быть предназначена для решения простых задач, возникающих в быту. С ее помощью несложно наложить шов, необходимый при ремонте или изготовлении изделий. Контактная точечная сварка получается путем нагревания отдельных элементов электрическим током и обеспечивается надежное соединение, и ремонтируемое изделия еще некоторое время прослужит.

Устройство функционирует в непосредственной зависимости от габаритов материала, его теплопроводности и мощности оборудования.

Параметры работы следующие:

1. Невысокое напряжение от 1 до 10В.
2. Время производства работ занимает несколько секунд.
3. Сила тока от 1000 Ампер.
4. Небольшая площадь расплавления.
5. Давление к месту ремонтируемого образца должно быть сильным.

Автоматическая контактная сварка, сделанная в бытовых условиях, при соблюдении всех параметров учитывает требования к качеству. Чтобы упросить задачу рекомендуется выбирать переменный ток. В этом случае продолжительность воздействия позволит выполнить качественные швы, при этом временной промежуток будет увеличен. В таких устройствах имеется реле, обеспечивающее регулирование времени.

Аппарат контактной сварки своим руками сделать несложно. Он довольно прост в изготовлении. Для этих целей можно использовать в качестве автотрансформатора преобразователи тока от старого телевизора. Контактная сварка из микроволновки, а также сварка из инвертора или из ЛАТРа тоже будет неплохо функционировать.

При выборе наиболее подходящего трансформатора обмотки наматываются вновь, исходя из параметров напряжения и тока. Обозначение точечной контактной сварки согласно требованиям ГОСТ 14098.

Схема управления техническим устройством разрабатывается, либо можно воспользоваться существующей, размешенной на интернет-страницах, опять же на основании задаваемых параметров. Станок контактной сварки производится в соответствии с видами предполагаемых работ. Во множестве случаев выполняют клещи для контактной сварки.

Соединение должно быть выполнено правильно, чтобы был обеспечен непосредственный контакт, в том числе прохождения силы тока одного параметра. Особое внимание представляет трансформатор для контактной сварки и электроды для контактной сварки, закрепленные на клещах.

На агрегатах при недостаточном внимании на этот критерий возникает искрение, и конечный результат не достигается. Неплохим решением будет также шовная контактная сварка своими руками из инвертора или выполнение агрегата своими руками из микроволновки, а также СВЧ печь.

Сварщик контактной сварки может варить все разновидности материалов в соответствии с видами аттестации. Вакансии всегда предусматривают первоначальное обучение. Дуговая сварка выполняет соединения более массивных конструкций.

Самостоятельное изготовление

Машины контактно – стыковой сварки должны быть безопасны в период эксплуатации, а также необходимо знать для каких целей устройство будет использоваться. Самодельная контактная сварка изготавливается в бытовых условиях. Для этого учитывается, что толщина металла должна быть не более 1 мм, а сечение проволочных электродов не более 4 мм.

Работа сварочного аппарата осуществляется при 220 В и 50 Гц, при этом напряжение на выходе получается от 4 до 7 В. Показатель импульсного тока составляет до 1,5 тысяч А. Блок управления контактной сваркой можно смастерить, после просмотра видео.

Электрические схемы на чертеже совмещают следующие конструкции:

• выключателя, работающего в режиме автоматики;
• цепи для управления работой;
• силовой части;
• трансформатора для контактной сварки;
• тиристора однофазного для подключения питания к сети.

Схема обмоток включает первичную, имеющую шесть выходов для включения и обеспечения регулирования тока во вторичной. При этом первый подключается к сети, а 5 регулируют параметры процесса.

Схема пускателя на чертеже МТТ4 включает:

1. Тиристорный ключ.
2. Через два контакта одновременно происходит перераспределение нагрузки на другие 2 контакта через трансформатор.

Схема управления состоит из:

• блока питания из трансформатора;
• реле для замыкания контактов при подаче напряжения;
• диодного моста, выполняющего функцию выпрямителя.

Принадлежности для контактной сварки:

1. Корпус, не пропускающий ток.
2. Трансформатор, на который намотана поволока.
3. Клещи.
4. Электроды.
5. Электросхемы.
6. Ряд приборов безопасности: манометры для газа на входе давления.

Автоматизация процесса выполняется при использовании всех составляющих. Сварщик контактной сварки должен обладать определенными навыками при соединении швом или местами. Вакансии этой специальности часто можно найти в интернете.

Чертежи

Изготовление трансформатора

Контактная сварка, основным конструктивным элементом которой является трансформатор, выполняется своими руками. Можно извлечь трансформаторное оборудование из любого устройства, главное, учесть расчет трансформатора, чтобы сила тока была не менее 2,5 А. Старую обмотку следует удалить, и установить кольца на магнитопровод из тонкого электропроводного картона. Этот провод обматывается лакотканью более чем в 3 слоя.

Для изготовления первичной обмотки следует использовать провода, изолированные тканью для лучшей пропитки, диаметром 1,5мм. Для вторички лучше применить многожильный провод 20 мм в диаметре в кремнийорганической изоляции. Рассчитать количество витков из расчета мощность аппарата. После наматывания перчвички наматывается хлопковая лента, затем на нее накладывается вторичка. Все пропитывается лаком.

Сварщик контактной сварки ручной машины должен знать все конструктивные элементы. Вакансии на эту специальность востребованы. Дуговая сварка тоже имеет в своем конструкторском решении трансформатор.

Изготовление клещей

Сварочный аппарат для контактной сварки оснащается клещами. Ручные клещи для контактной стыковки могут быть:

• выносными;
• стационарными.

Во втором варианте предусмотрена хорошая изоляция и безупречный контакт с электродами. Для этого необходимо выносной рычаг выполнить длинным. Ручки соответствующей длины проще изготовить на выносной конструкции. Изоляция подвижного соединения должна быть надежной, как правило, для этого используются шайбы и втулки из текстолита.

Клещи для контактной сварки производятся с заданным параметром вылета электродов в виде точек, который тоже немаловажен, от него зависит расстояние от кромки до места соединения деталей. Электроды изготавливаются из меди или бериллиевой бронзы. Также сварочные клещи можно изготовить из рабочей части паяльников. Это удобно при соединении полиэтиленовых труб.

Сварщик на машинах контактной сварки обязательно должен быть аттестован, но если он работает на производстве. Выполнение точечной сварки своими руками несложное занятие, как и дуговая сварка. В бытовых условиях может справиться каждый.

Выполнение работ

Дуговая сварка не подойдет для заваривания отдельных точек.

Перед выполнением работ необходима заточка электродов для контактной сварки, это знает каждый сварщик на машинах контактной сварки.

Контактная стыковая сварка оплавлением производится следующим образом:

1. Устанавливаются детали между электродами.
2. Под действием прижимного усилия создается сила трения между электродом и поверхностью.
3. Выставляется максимальный зазор перед подачей напряжения. В процессе протекания тока создается контактное сопротивление.
4. Подается напряжение и электрод перемещается, захватывая стыки, образовывая шов.

Соединение алюминиевых конструкций выполняется с помощью стыковой контактной сварки. Контактная сварка алюминия бывает шовная и точечная. Сварщик на машинах контактной сварки может иметь такую же квалификацию, как и при работе на инверторах. Электродуговая считается наиболее опаснее.

Контроль качества швов осуществляется государственного норматива. Стандарт – это ГОСТ 14098, на который ориентируются работники ОТК и на основании лабораторного испытания.

Об оборудовании

Общемашиностроительные нормативы времени на контактную сварку необходимы для выполнения производственных задач в заданный промежуток времени. Для нужд производства приобретается оборудование, например, контактная сварка tecna, формирующая соединения в виде точек.

ООО “ПФ Контактная сварка” выпускает, ремонтирует и дооснащает инверторные агрегаты. План предприятий, направленный на выпуск продукции в машиностроении, должен осуществляться при наличии современных устройств.

Многоточечные машины контактной сварки, в том числе их технология по принципу сварки сетки и стержней в неподвижном состоянии. Роликовая сварка этими машинами объединяет способы выполнения работ как прерывистым, так и непрерывным шагом.

Контактная точечная сварка, сделанная своими руками, нужна для выполнения ремонта изделий из тонкого металла, полиэтилена, в том числе полиэтиленовых труб, осуществляемая встык.

Сегодня представлено в продажу 91 сварочных агрегатов для контактной точечной сварки. Машина контактной точечной сварки МТ 1928 ЛМ предприятием ООО ПФ контактная сварка, изготовлена на основе полупроводников и на конденсаторах в состав комплекта входят:

• регулятор контактной сварки РКС 502 или регулятор контактной сварки РКС 801;
• клещи контактной сварки foxweld ктр 8 3097;
• на обмотку устанавливается контроллер pic16f628.

Машиной выполняются одноточечные соединения, также возможно соединение полиэтиленовых труб. Контактной сварки МТ достаточно для сварки арматуры.

С помощью этого агрегата выполняется контактно стыковая сварка проволоки.

Видео: точечная сварка своими руками (споттер).

Аппарат Акс 2М применяется для сварки медных и цветных сплавов, выполняется точечная сварка аккумуляторов. Сварка для аккумуляторов своими руками несложная по технологии.

Аппарат точечной сварки sunkko применяется для сборки батареи элементов. Sunkko 709a не перегревает металлическую пластинку при выполнении операций, что может произойти при запаивании изделий. Выпускается в комплекте с паяльником, а при работе используется никель. Шовная работа выполняется для полиэтиленовых труб встык на магистралях трубопроводов, а также можно соединить пластиковые изделия.

Профессиональный сварщик контактной сварки получает специальность в учебном заведении. Вакансии электрогазосварщиков, в том числе и сварщик на машинах контактной сварки или сварщик контактной сварки, всегда открыты на предприятиях.

В бытовом применении точечная сварка используется реже, чем дуговая. Бывают случаи, когда без нее трудно обойтись, но если брать во внимание цену подобных устройств, то целесообразность ее приобретения ставится под сомнение. В данном случае можно найти другой выход, и разобрать пример, как сделать точечную сварку своими руками. Для радиолюбителя в домашних условиях сконструировать подобный прибор не сложно. Но прежде нужно разобраться в особенностях ее работы.

Как работает контактная сварка

Это термомеханический тип сварки. Перед началом работы, сварные детали устраивают в нужное положение. Далее каждая их часть фиксируется между аппаратными электродами, под их действием детали сжимаются.

Ток, проходящий по электродам, раскаляет детали, и в этом месте образуется сплав. Он и есть соединяющий элемент двух деталей. Аппараты подобного типа на производстве имеют высокую производительность. Они за минуту способны сделать 600 сварных точек.

Но, чтобы поверхности раскалились, и начали плавиться, на них подают электрический ток огромной силы. Такой импульс приводит к практически мгновенному плавлению металлов. Его продолжительность зависит от вида сплавляемых металлов. Обычно временной диапазон составляет 0,01-0,1 секунды.

При этом расплавленные поверхности металлов образуют между собой сварочную каплю, которая должна застыть. Для этого сварные детали держаться сдавленными некоторое время. Расплавленная капля в этот момент образует своеобразную кристаллическую решетку.

Давление в этом процессе играет важную роль. Оно не дает расплавленной капле растекаться по площади деталей, таким образом, скрепляясь в одной точке. Силу сдавливания постепенно уменьшают, тогда лучше схватывается сварка. Данный работа требует чистых поверхностей деталей.

Поэтому перед работой предполагаемое место сварного шва обрабатывается специальным раствором. Так снимается элементы коррозии, и других оксидных пленок. В итоге получается шов высокого качества.

Конструкции самодельных устройств

Разберем устройство аппарата точечной сварки на примере. Подготовим радиоэлементы, и другие детали:

• Электрический преобразователь;
• Медный кабель, с диаметром сечения не менее 10мм;
• Электроды медного типа;
• Прерыватель;
• Несколько наконечников;
• Болты;
• Корпус.

Сборка аппарата

Это основные детали конструкции. Теперь рассмотрим схему для изготовления аппарата точечной сварки. В интернете их встречается не мало. И каждая имеет свой набор радиодеталей. Но главная схожесть всех схем – в простоте, и малой мощности.

Поэтому самодельные устройства пригодны только для мелких бытовых работ. Они смогут сварить тонкие листы железа, или жилы проводов. Для печатной платы понадобятся элементы:

• Переменный резистор – 100Ом;
• Конденсатор – 1000мКф, от 25В;
• Тиристор;
• Пара диодов – Д232А;
• Несколько диодов – Д226Б;
• Предохранитель – F (плавкого типа).

Следующий этап сборки аппарата для сварки своими руками, заключается в конструировании трансформатора TR1. В его основе применяется железо Ш40, необходимая толщина пластин составляет 70мм. Конструкция имеет две обмотки. На обмотку первичного типа применяется проводник ПЭВ2, с сечением 0,8мм. Далее наматывается 300 витков.

Вторичная обмотка делается многожильным медным кабелем, и сечением 4мм. Число витков не превышает 10.

Для второго трансформатора TR2 ручной работы не потребуется. Его можно заменить любым слабым преобразователем мощностью 5-10В. Его вторичная обмотка должна на выходе иметь не более 5-6В. На третьей обмотке должно выходить до 15В.

Проделав данную сборку, можно получить аппарат мощностью до 500А. Длительность импульса не превысит – 0,1сек, но только в том случае, если номиналы сопротивления и конденсатора, будут совпадать с теми, что на схеме. Мощность самодельной точечной сварки позволит сваривать металлические листы толщиной не более 0,2мм, а так же стальную проволоку диаметром 0,3мм.

Виды самодельных аппаратов точечной сварки различаются в основном по мощности. Некоторые модели способны выдать силу тока до 2000А, что позволяет сваривать стальные листы толщиной до 1,1мм, и стальные провода диаметром до 3мм.

Фото точечной сварки своими руками

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.