Сварка для начинающих: полезные советы и рекомендации. Как собрать простой сварочный аппарат в домашних условиях: чертежи инверторных моделей и пошаговая инструкция по сборке Технология ручной электродуговой сварки в домашних условиях

При выполнении в домашних условиях нетрудных и небольших по объему сварочных работ, каждый может собрать .

Для сборки не придется затрачивать большое количество денег, сил и времени. Также не нужно приобретать неоправданно дорогие модели подобного оборудования.

Чтобы изготовить мини сварочный аппарат своими руками из подручных средств, без особых финансовых затрат и сил нужно понимать как функционирует оборудование, после чего можно приступать к его производству в домашних условиях.

В первую очередь стоит определить нужную мощность подачи тока самодельного оборудования для сварки. Соединение деталей массивной конструкции требует большей интенсивности тока, а сварочные работы с тонкими металлическими поверхностями – минимальной.

Значение силы тока связано с выбранными электродами, которые будут использоваться в процессе. При сварке изделий до 5 миллиметров необходимо использовать стержни до 4 миллиметров, а в конструкции с 2 миллиметрами толщиной, стержни должны быть 1,5 миллиметра.

При использовании электродов в 4 миллиметра, сила тока регулируется до 200 ампер, в 3 миллиметра до 140 ампер, в 2 миллиметра – до 70 ампер и для самых маленьких до 1,5 миллиметров – до 40 ампер.

Сформировать дугу для сварочного процесса можно самому, используя сетевое напряжение, которое получается за счет работы трансформатора.

В комплект этого оборудования входит:

магнитопровод;
обмотка – первичная и вторичная.

Также трансформатор удастся изготовить самостоятельно. Для магнитопровода используются пластины из стали либо другого прочного материала. Обмотки необходимы чтобы непосредственно выполнять сварочную работу и иметь возможность подключать агрегат для сварки к сети в 220 вольт.

Трансформатор для сварочных работ.

Специализированные оборудования обладают дополнительными устройствами, обеспечивающими повышение качества и мощности дуги, что дает возможность самостоятельно регулировать значения силы тока.

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

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:

Несколько метров кабеля с большой толщиной.
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 ращрешено применять данную деталь в более измененной форме, к примеру, круглой из статора, изготовленной из поврежденного электрического двигателя.

Схема устройства сварочного трансформатора.

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.

Изготовление сварочного аппарата

На сегодняшний день практически невозможно и довольно-таки трудно сварить металл или обработать его надлежащим способом, не применяя сварочное оборудование. После того, как вы сделаете сварочный аппарат своими руками, вы сможете выполнять любые работы с металлическими изделиями.

Схема трансформатора с отдельным дросселем.

Чтобы изготовить качественный агрегат необходимо обладать знаниями и навыками, которые помогут понять схему сварочного аппарата постоянного тока или переменного, что является двумя вариантами сборки оборудования.

С целью домашнего использования лучше всего узнать, как сделать мини сварку.

Удобнее вызвать мастера или приобрести уже готовый агрегат, однако иногда это бывает слишком затратно, поскольку на выбор модели по различным параметрам, таким как масса для сварочного аппарата, количество вольтов на сварочный аппарат определить достаточно трудно.

Существует несколько типов сварочных аппаратов: работающих на переменном токе, постоянном, имеющие три фазы либо инверторные. Чтобы выбрать один из вариантов и начать сборку необходимо, рассмотреть каждую схему первых 2-х типов. Во время подготовительного процесса необходимо обратить внимание на стабилизатор напряжения.

На переменном токе

Чтобы изготовить самодельные сварочные аппараты необходимо подобрать показатель напряжения, самое лучшее это 60 вольт, ток лучше всего регулировать от 120 до 160 ампер.

Можно самостоятельно определить значение сечения необходимого провода для изготовления первичной обмотки трансформатора, который должен подсоединяться к сети в 220 вольт.

Сечение по параметрам площади не должно быть больше 7 мм2, поскольку к вниманию стоит отметить возможный перепад напряжения и возможной дополнительной нагрузки.

Исходя из вычислений, оптимальным размером диаметра жилы из меди под первичную обмотку, который уменьшает действие механизма, является 3 миллиметра. При выборе алюминия для провода, сечение умножается на значение 1,6.

Стоит отметить, провода нужно обмотать тряпкой, поскольку они должны быть изолированы. Дело в том, что под увеличением температуры провод может расплавиться и возникнет короткое замыкание.

При отсутствии необходимого провода, есть возможность заменить его жилой немного тоньше, приматывая её парно. Однако необходимо помнить, что обмотка толщина увеличится, из-за чего размеры сварочного оборудования будут большими. Под вторичную обмотку применяют большой толщины провод с большим количеством жил из меди.

На постоянном токе

Электрическая схема сварочника на постоянном токе.

Некоторые сварочные аппараты работают при помощи постоянного тока. Благодаря такому агрегату можно сваривать чугунные изделия и конструкции из нержавеющей стали.

Чтобы создать своими руками сварочный аппарат постоянного тока может потребоваться не больше получаса. С целью преобразования самоделки с переменным током, нужно, чтоб вторичная обмотка была подключена , который собирается на диоде.

В свою очередь, диод должен выдерживать ток с 200 ампер и обладать хорошим охлаждением. Чтобы подровнять значение тока можно воспользоваться конденсаторами, имеющие определенные характеристики и особенности напряжения. После этого агрегат собирается последовательно по схеме.

Дроссели используют в регулировке тока, а контакты, чтоб присоединить держатель. Дополнительные детали используются в передаче тока от внешнего носителя на место сваривания.

Чтобы эксплуатировать аппарат для сварки по его назначению необходимо, в первую очередь, разжечь электрическую дугу. Этот процесс легкий и выполняется следующими действиями: кончик электрода под определенным наклоном со стороны металлического покрытия подносим и чиркаем по поверхности конструкции.

Если действие совершено правильно и удачно, возникает вспышка небольших размеров, и материал расплавляется, после чего можно сваривать необходимые элементы.

При изготовлении мини сварочного аппарата своими руками необходимо руководствоваться рекомендациями по работе с ним. Чтобы сваривать элементы нужно держать стрежень в таком положении, чтобы он был на определенном расстоянии друг от друга свариваемых деталей. Это расстояние может быть равным сечению подобранного электрода.

Зачастую такой металл как углеродистая сталь присоединяется с прямым полярным током. Однако некоторые сплавы можно сварить только по обратной полярности тока. Кроме этого необходимо внимательно контролировать качество шва и как проплавляется конструкция.

Схема простого сварочного аппарата.

Стоит сделать акцент на том, что переменный ток, находящийся , может регулироваться эффективно и с плавностью. Зачастую никаких сложностей не возникает с настраиванием агрегата на необходимые параметры.

С небольшим показателем силы тока, шов выйдет некачественным, но и увеличенное значение не стоит выставлять, поскольку есть риск прожечь поверхность.

Если необходимо сварить поверхности небольшой толщины, то стержни подойдут с размером от 1 до 3 миллиметров, при этом сила тока должна варьироваться с отметками 20-60 А. С использованием электродов большого сечения можно сваривать металлические изделия до 5 миллиметров, однако в этом случае ток должен быть 100 А.

По завершению сварочного процесса, с использования самоделки, необходимо аккуратно убрать окалину легкими движениями, которая появляется на шве, после чего он чиститься специальной щеткой.

Благодаря этому действию вы сможете сохранить приятный эстетический вид у своего аппарата. Не стоит беспокоиться, если на первых парах чистка оборудования будет не сильно получаться. Этот навык нарабатывается на опыте и при условии выполнения всех рекомендаций по грамотной эксплуатации конструкции.

Итог

Подводя итоги, стоит отметить, что сварочные аппараты постоянного тока собирать значительно легче и они также удобны в эксплуатации, за счет своей маломощности.

В данной статье мы хотели бы раскрыть все нюансы сварки электродом для начинающих. Если вы не собираетесь стать профессионалом в сфере сварки, но научиться работать со сварочным аппаратом хочется, мы проведем пару уроков по сварке для начинающих. Конечно, сразу вы не станете сварщиком экстра класса, но этого ведь и не требуется. Главное - понять, как правильно варить сварочным аппаратом и электродами если вы новичок, а также постичь основные приемы работы.

В этом уроке сварки для чайников мы ответим на следующие вопросы: “как правильно варить сваркой начинающим”, “как правильно варить шов сваркой” и обязательно расскажем “как правильно варить инверторной сваркой”.

Рис.1 - Сварочный инвертор FUBAG IR 160

Ручная дуговая сварка покрытыми плавящимися электродами (ручная дуговая сварка MMA) – это один из самых доступных для обучения методов сварки.

Наш первый урок сварки для начинающих

Прежде всего, нужно определиться с вашими задачами. От этого будет зависеть и выбор аппарата для сварки.
Основной параметр сварочного инвертора – это диапазон сварочного тока. Выбор по этому параметру напрямую связан с объемами, видами и периодичностью работ, которые вы планируете.Также желательно, чтобы Ваш инвертор имел функцию облегчения розжига и анти прилипания электрода – это значительно облегчит отработку навыка розжига и удержания дуги. В этом ролике мы подробно про них расскажем.

Шаг 1. С чего начать. Определяемся с целями
Предположим, ваша жена решила стать садоводом и вам предстоит возвести каркас теплицы или Вы строите бокс для гаража.

Материалом для таких работ обычно служит мелкий фасонный прокат (уголок, профильные трубы) и листовая сталь толщиной 2-3 мм. Проводят такие работы как правило электродами на 3 мм при токе 80-130 А.

На примере сварочного инвертора FUBAG IR 160 со сварочным током в диапазоне 10-160 А мы покажем с чего начать.

Пару слов о том, почему выбираем именно инвертор. Сваривать металл инвертором легче, потому что устройство обеспечивает постоянный ток сварки (независимо от колебаний напряжения в сети). Вследствие этого дуга горит устойчиво, металл разбрызгивается незначительно. Еще один плюс сварочных инверторов FUBAG – у них небольшой вес.
Например, данный аппарат весит всего 3 кг.
К тому же, современные инверторы оснащаются функциями, которые облегчают жизнь сварщику, особенно начинающему – горячим стартом, анти прилипанием и форсажем дуги.
Названия функций звучат красиво, но зачем они нужны и чем облегчат Вашу жизнь?

Hot Start

Функция Hot Start ХОТСТАРТ (Горячий старт) обеспечивает уверенное зажигание дуги. В момент поджига аппарат на доли секунды автоматически увеличивает силу тока дополнительно к заданной сварщиком. Благодаря этому электрод моментально разогревается и легко зажигает дугу. Если в аппарате такой функции нет, то могут возникнуть сложности с розжигом дуги.

Arc – force

Arc – force АРК ФОРС (форсаж дуги) . Если в процессе сварки сварочная дуга по каким-то причинам «рвется» и гаснет, функция аркфорс автоматически даёт дополнительные импульсы тока, что позволяет сварщику работать без случайного обрыва дуги.

Аnti Stick

АNTI STICK (АНТИСТИК) – легкое отделение залипшего электрода без повреждения обмазки.
Иногда электрод прилипает к металлу и происходит короткое замыкание. Отделить электрод от заготовки в этот момент практически невозможно. Функция АNTI STICK срабатывает при таком коротком замыкании и сбрасывает значения тока до минимума. Электрод можно легко отделить от заготовки. После этого ток автоматически возвращается к установленным значениям и Вы можете продолжать работу этим же электродом.

- Подбираем электрод

Со сварочным инвертором понятно. Что еще понадобится для сварки чайникам – электроды! Вообще, чтобы подобрать электрод при сварке инвертором, мы должны знать: тип металла и его толщину т.к. для каждого типа металла и толщины подбирается свой электрод. Опытные сварщики учитывают еще и положение для сваривания, глубину провара и другие нюансы, но для начала нам будет достаточно толщины металла. У нас заготовка толщиной 3 мм, поэтому выбираю электроды fubag FB46. Они отлично подходят для сварки низкоуглеродистой стали.

Для начала вы можете пользоваться вот такой таблицей для подбора электродов для сварки ММА:

Рис.3 - Электроды fubag FB46

По мере приобретения собственного опыта и предпочтений, Вы сможете подбирать удобные для вас диаметры и виды электродов.

- Защищаем глаза

При работе со сваркой защита для глаз – обязательное условие! Мы будем пользоваться маской сварщика ULTIMA Panoramic 5-13. Очень достойная и надежная модель с большой зоной обзора. Кроме того понадобятся краги, спецодежда и обувь, чтобы избежать ожогов от искр и расплавленного металла.

Рис.4 - Сварочная маска FUBAG ULTIMA Panoramic 5-13

- Готовим рабочее место и заготовки

Перед началом работы необходимо подготовить рабочее место. Мы будем варить на специальном демонстрационном столе. В рабочих условиях проследите, чтоб в непосредственной близости от сварки не было легковоспламеняющихся материалов.
Часто начинающие сварщики делают большую ошибку, когда пренебрегают подготовкой деталей под сварку. На свариваемых деталях всегда имеются различные загрязнения - ржавчина, краска. Такие загрязнения влияют на качество шва. Необходимо металлической щеткой зачистить зоны шва на ширину 20-25 мм от стыка. Если детали сильно загрязнены, то можно протереть их ацетоном или растворителем.

Рис.5 - Зачистка зоны шва

- Подключаем аппарат

Аппарат нужно установить в горизонтальном положении. Теперь подключаем сварочные кабели к силовым разъемам аппарата.

Возможны два варианта подключения массы и электрододержателя:

Прямая полярность – когда заготовка подключается к плюсу, а электрод к минусу.

Обратная полярность – электрод к плюсу, заготовка к минусу.

Рис.6 - Подключение сварочных кабелей

На пачке с электродами указывается полярность, на которой рекомендовано ими работать. Например, эти электроды – для работы на обратной полярности, т.е. они подключаются к плюсу.

Мы работаем электродами для сварки как на обратной, так и на прямой полярности.

Рис.7 - Электроды FB 46 D3.0 мм

И мы будем варить на обратной полярности.
Более подробно о прямой и обратной полярности – смотрите в ролике «как подобрать электроды для сварки».

- Выставляем силу тока

Теперь можно подключить аппарат в сеть и выставить нужный сварочный ток. Сила сварочного тока подбирается в соответствии с диаметром электрода и толщиной свариваемого металла. На начальном этапе вы можете ориентироваться по таблицам, которые даны на каждом сварочном аппарате. Когда приобретёте достаточный опыт, то сможете подбирать силу тока под свой стиль.

Мы варим сталь 3 мм электродами диаметром 3. Соответственно, выставляем нужный нам рабочий ток – 100А. Наш имеет цифровой дисплей, что значительно упрощает настройку и контроль за силой тока.

Рис.8 - Настройка сварочного тока

Не стоит выставлять значение выше максимального, иначе металл будет прожигать, но также таким способом можно резать металл. Если выставить слишком низкую силу тока, то дуга зажигаться не будет и электрод начнет залипать.

- Зажигаем сварочную дугу

Потренируемся в зажигании сварочной дуги. Зажечь сварочную дугу можно двумя способами - касанием и чирканьем.

Чиркая электродом к ак спичкой на месте начала сварки мы провоцируем запуск дуги. Если точно, то мы касаемся электродом металла, затем ведем его касаясь поверхности и плавно поднимаем электрод на установленное расстояние.

Рис. 9 - Способ зажигания сварочной дуги - чирканье

Способ касанием (его еще называют постукиванием) отличается лишь тем, что мы не ведем электрод по поверхности металла, а просто касаемся его краем места начала сварного шва и отводим электрод.

Рис.10 - Способ зажигания сварочной дуги - касание

Держите электрод под углом около 45 градусов и старайтесь поддерживать этот зазор между электродом и металлом в 3-4 мм по мере выгорания электрода и одновременно перемещайте его по горизонтали. Если электрод прилипает, качните его из стороны в сторону, оторвите и снова зажгите дугу. Добейтесь навыка получения устойчивой дуги между электродом и деталью.
Попробуйте поработать и тем, и другим способом и выберите, какой Вам подходит больше.

- Пробуем варить

Когда у Вас все получится с зажиганием и поддержанием дуги, то можете попробовать наплавить валик. Для этого надо зажечь дугу и плавно перемещать электрод по горизонтали, выполняя при этом колебательные движения. Расплавленный металл как бы «подгребайте» к центру дуги.
В конце сварочного шва, делаете колебательные движения в стороны и убираете электрод в сторону наплавленного металла. Эта хитрость придаст сварному соединению красоту (избавит от кратера).

Рис. 11 - Наплавление валика

К концу урока “сварки для начинающих” у Вас должен получиться красивый шов, имеющий маленькие волны из наплавленного металла. После остывания необходимо отбить шлак. Должен получился вот такой валик.

Рис.12 - Красивый шов

Когда Вы уверенно научитесь делать такие заготовки, можно переходить к следующему этапу – пробовать варить различными видами швов. А вот какие бывают виды швов, как передвигать электрод чтоб добиться красивого и надежного шва мы расскажем в следующей статье!

26 Июля 2019

Металлические конструкции соединяют двумя способами: разъемным – с помощью винтового крепежа, и неразъемным – с помощью сварки. Второй способ надежнее и долговечнее, его часто предпочитают первому, когда в необходимости разбирать конструкцию нет нужды. В собственном доме, особенно ещё строящемся или благоустраиваемом, потребность в сварочных работах возникает часто, поэтому многим хотелось бы знать, как правильно варить металл самостоятельно, чтобы не искать специалиста для мелких работ.

На сварку двух труб времени уйдет гораздо меньше, чем на поиск сварщика

Выбор аппарата для бытовой сварки

Видов сварки сегодня очень много. Но большинство из них предназначены для специальных работ или рассчитаны на промышленные масштабы. Для бытовых нужд вряд ли потребуется овладевать лазерной установкой или электронно-лучевой пушкой. Да и газовая сварка для начинающих – не самый лучший вариант.

Самый простой способ расплавить металл для соединения деталей – точечно воздействовать на него высокой температурой электрической дуги, возникающей между элементами с разными зарядами.

Именно этот процесс обеспечивают аппараты для электродуговой сварки, работающие от постоянного или переменного тока:

Сварочный трансформатор варит переменным током. Для новичка такой аппарат вряд ли подойдет, так как работать с ним сложнее из-за «скачущей» дуги, для управления которой нужен немалый опыт. К другим минусам трансформаторов можно отнести негативное влияние на сеть (вызывает скачки напряжения, которые могут привести к поломке бытовой техники), сильный шум при работе, внушительные габариты прибора и большой вес.

Инвертор имеет множество преимуществ перед трансформатором. Он вызывает электродугу постоянным током, она не «скачет», поэтому процесс сварки проходит более спокойно и контролируемо для сварщика и без последствий для домашней техники. Кроме того, инверторы компактны, легки и практически бесшумны.

Поэтому если перед вами стоит задача, как научиться варить электросваркой, то лучше всего приобрести инверторный аппарат.

Что ещё необходимо иметь

Сварочный аппарат без электродов – совершенно бесполезный агрегат. Электроды – это расходный материал, они тоже бывают разными: плавящимися и неплавящимися, металлическими (из стали, меди и других металлов) и неметаллическими, в виде проволоки или жесткого стержня, с разным защитным покрытием и т.д.

Тем, кто задался вопросом, как правильно варить сваркой электродами, начинать лучше всего со стальных универсальных стержней толщиной 3 мм или 4 мм. Диаметр указан на упаковке, выбрать нужные будет несложно. Освоив работу с ними, можно будет переходить на другие виды, но вряд ли они будут востребованы в быту.

Помимо расходных материалов для сварки обязательно потребуется маска сварщика. Работать без неё категорически нельзя, иначе можно быстро получить ожог роговицы глаз и много других проблем со зрением. Лучшими считаются маски со стеклом-хамелеоном. Вернее, с автоматическим светофильтром, реагирующим на изменения освещенности и защищающим глаза от вредного излучения.

Также желательно обзавестись подходящей одеждой, обувью и перчатками, которые не прожигаются искрами и в случае чего смогут защитить от удара током.

Из инструментов понадобится молоток для сбивания окалины со шва, а также всевозможные тиски, зажимы и магнитные уголки, с помощью которых можно фиксировать свариваемые детали в нужном положении.

Минимальный набор для начинающего сварщика

Азы сварочных работ

Чтобы вызвать образование электрической дуги, нужно, чтобы соприкоснулись два разнозаряженных токопроводящих элемента. Одним из них, отрицательным, выступает электрод, а другим свариваемая поверхность, к которой подсоединяется металлический зажим, кабель от которого подключен положительному выходу инвертора.

Сварка электродом обусловлена расплавлением металла теплом, выделяемым дугой. Чтобы шов получился ровным, она не должна прерываться. Итак, для начала работы необходимо установить электрод, настроить инвертор, зажечь дугу и научиться её контролировать.

Установка электрода

Инверторный аппарат снабжен двумя кабелями. На конце одного из них закреплен зажим-прищепка, которым он цепляется за металлическую деталь. А второй кабель оснащен держателем для электрода, который может быть винтовым или пружинным.

На нашем сайте Вы можете ознакомиться с самыми – от строительных компаний, представленных на выставке домов «Малоэтажная Страна».

У винтового держателя нужно открутить головку на ручке, а после установки электрода в гнездо снова закрутить её. С пружинным проще: достаточно нажать на клавишу, чтобы открыть гнездо.

Подключение сварочного аппарата

Сварочные кабели подключаются к инвертору через специальные выходы на корпусе прибора с разной полярностью. К какому из них присоединить зажим, а к какому электрод, зависит прежде всего от свариваемых материалов. С этим моментом нужно разобраться, чтобы понять, как правильно варить сваркой, и не путаться:

Стандартное подключение для сварки стальных деталей – минус на кабель массы с электродом, а плюс на кабель с зажимом. Оно носит название прямой полярности и подходит для большинства соединений, требующихся в быту. Прямая полярность обеспечивает классическое движение электронов от минуса к плюсу, при котором они передают металлу значительную часть энергии и лучше нагревают его.
Если выполнить подключение зажима на минус, а электрода на плюс, получим обратную полярность с меньшей степенью нагрева. Что бывает необходимо при сварке изделий из нержавеющей стали и в некоторых других случаях.

Совет! Овладевать азами сварки лучше всего на деталях из «черного» металла, используя подключение с прямой полярностью.

Теперь можно включать аппарат в сеть и приступать к работе.

Зажигание электрической дуги

Перед тем как научиться варить сваркой, нужно вызвать появление дуги, для чего осуществляют кратковременный контакт электрода с металлической деталью. Сделать это можно двумя способами: впритык и чирканьем:

Розжиг впритык заключается в постукивании по металлу кончиком подключенного электрода.
Зажигание дуги чирканьем выполняется аналогично тому, как зажигается спичка о коробок.

Преимуществ ни у одного из этих способов нет – каждый делает так, как ему больше нравится и удобно.

Видео описание

Наглядно способы розжига электродов показаны в видео:

Главное, чтобы движения были достаточно быстрыми, а контакт кратковременным, иначе электрод «прилипнет» к металлу. Особенно часто это случается с новыми, ещё не побывавшими в работе электродами.

В то же время частично израсходованный электрод может не зажечься сразу из-за образовавшегося на его кончике наплыва от расплавленного защитного покрытия. Его проще отбить методом постукивания.

Непосредственно к тому, как правильно варить электросваркой, можно переходить после уверенного овладения навыком возбуждения дуги. Но для начала стоит разобраться, что происходит или должно происходить в процессе. Без этого двигаться дальше не получится.

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Анализ сварочного процесса

В месте возникновения сварочной дуги температура сильно повышается, в результате чего начинает плавиться металл и свариваемых деталей, и самого стержня электрода. Жидкий расплавленный металл заполняет собой выжженное углубление, которое на профессиональном языке зовется сварной ванной.

Схематичное изображение процесса электродуговой сварки

Одновременно разрушается и защитное покрытие электрода, выполняя свою функцию: часть покрытия плавится, превращаясь в шлак, который закрывает собой свежий стык и препятствует контакту металла с кислородом, а также сохраняет под собой высокую температуру. А другая часть переходит в газообразное состояние, создавая вокруг сварной ванны защитную атмосферу, и тоже не пропуская к ней кислород воздуха.

Видео описание

Все это хорошо видно на замедленной съемке:

Шлаковую корку со сварного шва отбивают постукиванием молотка после того, как он остынет.

Важные нюансы

Основной секрет, как правильно сварить две детали и получить ровный шов, заключается в том, чтобы при перемещении электрода шлак успевал покрывать всю поверхность расплавленного металла. А это зависит от скорости перемещения, угла наклона электрода и траектории его движения. Немалое значение имеет и сила тока.

Универсальный рабочий угол наклона составляет 30-60 градусов относительно вертикали. При этом:

двигая электрод углом вперед (от себя), удобно делать любые вертикальные, горизонтальные и круговые швы;
углом назад (к себе) – сваривать угловые соединения;
вертикальное положение электрода допускается только при сварке в труднодоступных местах;
угол больше 60 градусов сильно растягивает сварную ванну, а металл свариваемых деталей при этом прогревается хуже. Его обычно используют, когда нужно обрезать излишки или подправить грубый шов.

Скорость сварки определяется экспериментально: нужно следить, чтобы форма и размеры сварной ванны оставались стабильными, не вытягивались и не расплывались. Очень важно при этом удерживать электрод на одинаковом расстоянии от поверхности – в 3-5 мм от неё. Причем по мере выжигания и углубления ванны его необходимо чуть опускать, а при переходе на следующий участок снова приподнимать, стараясь не выходить из указанных пределов.

Чтобы соединить кромки двух деталей, нужно добиться проникновения их частиц друг в друга. Для этого электрод должен двигаться не по прямой линии, а по определенной траектории, совершая колебания из стороны в сторону. Эта траектория может напоминать елочку, лесенку, восьмерки, связанные треугольники и т.п.

Результатом должен стать ровный валик из наплавленного металла с одинаковой по всей длине высотой и шириной. Чтобы добиться этого, нужно немало тренироваться, отрабатывая движения и регулируя силу тока. Потому что есть разница, как варить сваркой тонкие листы, толстостенные трубы или другие изделия.

Изначально она подбирается по таблице и зависит от того, какую толщину имеют свариваемые детали.

Это приблизительные значения, и даны они для сварки, когда электрод направлен вниз. При выполнении вертикальных или потолочных швов силу тока уменьшают на 10-20%.

Обратите внимание! Чем тоньше свариваемая кромка, тем меньшего диаметра берут электроды, и наоборот. «Тройка» подходит для материалов самой ходовой толщины от 2 до 5 мм.

Но при скачках напряжения в сети установленной силы тока может не хватать для нормального течения процесса в отработанном режиме. Тогда приходится снижать скорость перемещения электрода или использовать другую траекторию движения, чтобы проходить по одному месту не один раз.

Все это довольно трудно описать словами – нужно пробовать и добиваться удовлетворительных результатов.

Видео описание

В этом очень поможет обучающее видео:

Совет! Учиться варить лучше всего не на стыках, а на плоскости, отрабатывая скорость, траекторию, уровень и угол наклона. Воображаемый стык на металлической пластине можно начертить мелом и укладывать вдоль него сварной валик до тех пор, пока он не будет получаться хорошо.

Сварка элементов

Уверенно освоив азы сварочного процесса, можно переходить к соединению элементов в единую конструкцию. И здесь тоже есть свои тонкости, связанные с реакцией металла на такое воздействие.

В первую очередь нужно правильно оценивать длину шва и добиваться того, чтобы он не тянул соединяемые детали на стыках. Для этого их обязательно фиксируют в заданном положении с помощью струбцин или другими способами. А чтобы закрепить фиксацию, прихватывают поперечными швами в нескольких местах. И лишь потом обваривают.

Порядок сварки зависит от длины стыка. В одном направлении и в один заход можно варить лишь короткие швы длиной до 300 мм. Если это расстояние больше, необходимо компенсировать возникающие напряжения, накладывая швы небольшими отрезками.

Схемы выполнения швов в зависимости от длины

Не слишком красивые швы по окончании работы можно аккуратно срезать и отшлифовать болгаркой.

Заключение

Теперь вы имеете представление о том, как научиться варить электросваркой самостоятельно. Но в этом деле знать теорию – это практически не знать ничего. Нужна практика, отработка движений до автоматизма, а самое главное – выработка особого чутья, которое подскажет, когда нужно опустить электрод чуть ниже, когда изменить его угол или увеличить силу тока. Все это приходит со временем. Но нужно быть готовым к тому, что как минимум одна пачка электродов уйдёт на тренировки.

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.

Теория

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.

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.

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.

О, ОЛ

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.

Ш, ШЛ

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.

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.

ПЛ, ПЛМ

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.

Намотка

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.

Тянем ВХ

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.

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.

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?

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.

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.

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.

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

Видео: сварочный аппарат своими руками из конденсаторов

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.

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.

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

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.

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, 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.

Сварочный аппарат нельзя назвать инструментом первой необходимости дома, как например отвертку или молоток. Однако бывают ситуации, когда сварочный аппарат бывает действительно необходимым. В данном материале мы рассмотрим способ сборки простого сварочного аппарата в домашних условиях.

Предлагаем в первую очередь просмотреть видеоролик по изготовлению сварочного аппарата

Итак, нам понадобится:
- емкость для воды;
- соль;
- вода;
- две металлические пластины;
- провод с вилкой;
- два провода;
- сварочный электрод.

По утверждению автора самоделки , процесс создания отнимает всего 15 минут, так что давайте не терять время зря и перейти к изготовлению самодельного сварочного аппарата. Первым делом нам необходимо взять одну металлическую пластину и прикрутить к ней один из двух проводов.

Повторяем процесс со второй пластинкой и вторым проводом.

Следующим делом засыпаем в воду две столовых ложки соли и хорошенько размешиваем все.

В получившуюся смесь погружаем две пластинки и проводами, накрученными на них.

В целях безопасности металлические пластинки советуется закрепить прищепками.

Пластины фактически позволяют регулировать ток сварки. Как именно это работает? Чем глубже мы погружаем пластинки, тем больше получаем ток.

Один провод, идущий от одной из пластинок, мы должны подключить к фазу, а второй провод – к сварочному электроду.

Также берем нулевой провод и подсоединяем к предмету, который нам необходимо варить.

Возникает вполне логический вопрос – как можно определить, где фаза и где ноль, если по каким-то причинам дома нет специальных аппаратов по измерению. Есть старый верный способ: нужно всего лишь прикоснуться проводом до земли. Тот провод, который будет искрить при касании с землей, то и является фазовый.