Собираем своими руками сварочный аппарат постоянного тока. Переделка инвертора в сварочный полуавтомат Сварочный аппарат как переменный на постоянный

Инверторы широко применяются домашними и гаражными мастерами. Однако сварка таким аппаратом требует от оператора определенных навыков. Необходимо умение «держать дугу».

К тому же сопротивление дуги – величина непостоянная, поэтому качество шва напрямую зависит от квалификации сварщика.

Все эти проблемы отходят на задний план, если вы работаете полуавтоматическим сварочным аппаратом.

Особенности конструкции и принцип работы полуавтомата

Отличительная черта этого сварочника – вместо сменных электродов применяется непрерывно подаваемая в зону сварки проволока.

Она обеспечивает постоянный контакт и обладает меньшим сопротивлением, в сравнении с дуговой сваркой.

Благодаря этому в точке контакта с заготовкой моментально образуется зона расплавленного металла. Жидкая масса склеивает поверхности, образуя качественный и прочный шов.

С помощью полуавтомата легко варятся любые металлы, включая цветные и нержавейку. Освоить технику сварки можно самостоятельно, нет необходимости записываться на курсы. Аппарат очень прост в эксплуатации, даже для начинающего сварщика.

Помимо электрической части – источника тока большой мощности, полуавтомат имеет в конструкции механизм непрерывной подачи сварочной проволоки и горелку, оборудованную соплом для создания газовой среды.

С обычной омедненной проволокой работают в среде защитного инертного газа (как правило – углекислого). Для этого баллон с редуктором подключают к специальному входному штуцеру на корпусе полуавтомата.

Кроме того, полуавтоматом можно варить в самозащитной среде, которая создается с помощью специального напыления на сварочной проволоке. В этом случае инертный газ не используется.

Именно простота работы и универсальность полуавтомата делает агрегат таким популярным среди сварщиков-любителей.

Во многих комплектах реализована функция два в одном – и полуавтомат в общем корпусе. От инвертора сделан дополнительный отвод – клемма подключения держателя сменных электродов.

Единственный серьезный недостаток – качественный полуавтомат стоит существенно дороже простого инвертора. При схожих характеристиках, стоимость отличается в 3-4 раза.

Любой сварщик знает о преимуществах полуавтомата перед ручной электросваркой. В силу своей большой распространенности и малой стоимости, MMA инверторы есть в арсенале многих мастеров. А вот с MIG сваркой дело другое – эти устройства дороже. Но, выход есть – можно сделать полуавтомат из инвертора своими руками. Если вникнуть в этот вопрос, дело окажется не таким уж и сложным.

Между MMA и MIG сварками есть кардинальные различия. Для работы полуавтомата, нужен углекислый газ (или смесь углекислоты с аргоном) и электродная проволока, которая подается к месту сварки через специальный шланг. Т.е. сам принцип сварки полуавтоматом – сложнее, но она универсальна и ее использование оправданно. Что нужно для работы полуавтомата:

устройство для подачи проволоки;
горелка;
шланг для подачи проволоки и газа к грелке;
источник тока с постоянным напряжением.
А чтобы превратить сварочный инвертор в полуавтомат, понадобится инструмент, время и желание.

Подготовка

Изготовление сварочного полуавтомата в домашних условиях начинается с планирования работ. Есть два варианта для изготовления MIG сварки из инвертора:

Полностью сделать сварочный полуавтомат своими руками.
Переделать только инвертор – подающий механизм приобрести готовый.

В первом случае, стоимость деталей для подающего устройства выйдет около 1000 рублей, без учета работы, конечно. Если заводской полуавтомат включает все в одном корпусе, то самодельный будет состоять из двух частей:

Сварочный инвертор.
Ящик с подающим механизмом и проволочной бобиной.

Вначале, нужно определиться с корпусом для второй части полуавтомата. Желательно, чтобы он был легким и вместительным. Подающий механизм нужно держать в чистоте, иначе проволока будет подаваться рывками, кроме того, периодически нужно менять бобины и подстраивать механизм. Поэтому ящик должен легко закрываться и открываться.

Идеальный вариант – применить старый системный блок:

опрятный внешний вид – особого значения не имеет, но гораздо приятнее, когда внутренности самоделки не торчат наружу и полуавтомат из MMA инвертора хорошо выглядит;
легкий, закрывается;
корпус тонкий – легко сделать нужные вырезы;
клапан газа и привод подачи проволоки работают от 12 Вольт. Поэтому подойдет блок питания от компьютера, а он уже встроен в корпус.

Теперь нужно прикинуть размеры и расположение будущих деталей в корпусе. Можно вырезать из картона примерные макеты и проверить их взаимное расположение. После этого, можно приступать к работам.

Оптимальный вариант для электродной проволоки – катушка весом 5 кг. Ее внешний диаметр 200 мм, внутренний – 50 мм. Для оси вращения можно использовать канализационную ПВХ трубу. Ее внешний диаметр – 50 мм.

Горелка

Самодельный полуавтомат нужно оснастить горелкой. Ее можно сделать самостоятельно, но лучше купить готовый комплект, в который входит:

Горелка с набором наконечников разных диаметров.
Подающий шланг.
Евро разъем.

Нормальную горелку можно приобрести за 2-3 тысячи рублей. Тем более, аппарат самодельный, поэтому можно не гнаться за дорогими брендами.

На что обратить внимание при выборе комплекта:

на какой сварочный ток рассчитана горелка;
длина и жесткость шланга – главная задача шланга, обеспечить свободную подачу проволоки к горелке. Если он будет мягкий – любой перегиб затормозит движение;
пружины возле разъема и горелки – они не дают шлангу переламываться.

Подающий механизм

Электродная проволока должна подаваться непрерывно и равномерно – тогда сварка получится качественной. Скорость подачи должна регулироваться. Есть три варианта как сделать устройство:

Купить полностью готовый механизм в сборе. Дорого, зато быстро.
Купить только подающие катушки.
Сделать все своими руками.

Если выбран третий вариант, понадобится:

два подшипника, направляющий ролик, пружина натяжения;
двигатель для подачи проволоки – подойдет мотор от дворников;
металлическая пластина для крепления механизма.

Один подшипник прижимной – он должен быть регулируемый, второй служит опорой для ролика. Принцип изготовления:

на пластине делаются отверстия для вала двигателя и для крепления подшипников;
мотор закрепляется сзади пластины;
на вал надевается направляющий ролик;
сверху и снизу закрепляются подшипники;

Подшипники лучше всего ставить на металлические полоски – один край прикрепляется болтом к основной пластине, а к другому подсоединяется пружина с регулировочным болтом.

Сделанный механизм, размещается в корпусе так, чтобы ролики располагались на одной линии с разъемом для горелки, т.е., чтобы проволока не переламывалась. Перед роликами нужно установить жесткую трубку для выравнивания проволоки.

Реализация электрической части

Для этого понадобится:

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

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

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

Полуавтоматический аппарат имеет такую последовательность работы:

Включается подача газа.
С небольшой задержкой включается подача проволоки.

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

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

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

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

Переделка инвертора

Чтобы изготовить полуавтомат из обычного инвертора своими руками, придется немного переделать его электрическую часть. Если подключить MMA инвертор к собранному корпусу – варить получится. Но при этом качество сварки будет далеким от заводского полуавтомата. Все дело в ВАХ – вольт-амперных характеристиках. Электродуговой инвертор выдает падающую характеристику – напряжение на выходе плавает. А для корректной работы полуавтомата требуется жесткая характеристика – аппарат поддерживает на выходе постоянное напряжение.

Поэтому, чтобы использовать свой инвертор как источник тока, нужно изменить его ВАХ (Вольт амперную характеристику). Для этого понадобится:

тумблер, провода;
переменный резистор и два постоянных;

Получить жесткую характеристику на инверторе довольно просто. Для этого нужно поставить делитель напряжения перед шунтом, управляющим сварочным током. Для делителя используются постоянные резисторы. Теперь можно получать необходимые милливольты, которые будут пропорциональны напряжению на выходе, а не силе тока. Минус в такой схеме один – дуга получается слишком жесткая. Чтобы ее смягчить, можно использовать переменный резистор, который подключается к делителю и выходу из шунта.

Плюс такого подхода в том, что появляется регулировка жесткости дуги – такая настройка есть только в профессиональных полуавтоматах. А тумблер переключает инвертор между режимами MMA и MIG.

Таким образом, переделка MMA инвертора в полуавтомат, задача хоть и не простая, но вполне реализуемая. На выходе, получается аппарат, не уступающий заводским по своим характеристикам. Но при этом значительно дешевле. Стоимость такой переделки – 4-5 тысяч рублей.

Этой статьей начинается новая рубрика «Инструменты и приспособления», и статья будет несколько необычной, то есть здесь будет не о том, что и как изготовить, а наоборот, чего делать не стоит.

Благодаря потрясающей производительности труда жителей «Поднебесной» и доступной стоимости, сварочные аппараты — «инверторы» прочно обосновались в гаражах многих автовладельцев. И неспроста: малые размеры, небольшой вес, широкий и плавный диапазон регулировки по току, «мягкая» дуга, малое энергопотребление делают этот сварочный аппарат просто неоценимым помощником во многих случаях, но не всегда, автомобильная «жестянка» зачастую для сварки электродом является слишком нежной. И тут в пытливых умах автолюбителей начинают рождаться мысли: а что, если добавить горелку, протяжку проволоки и с малыми затратами переделать «инвертор» в «полуавтомат». Сразу скажу, что этот вариант не получится, также не получится такая добавка и к обычному сварочному аппарату на трансформаторе. Почему? Читайте далее.

Горелка полуавтомата и сварочная проволока

Чтобы не быть голословным: у меня есть в гараже сварочный аппарат постоянного тока на трансформаторе, также несколько лет назад я изготовил самостоятельно полуавтомат (тоже трансформаторный, которым успешно пользуюсь), а в этом году я приобрел инверторный сварочный аппарат (трансформатор самому таскать тяжеловато). Решил проверить эту возможность «эмпирическим» путем, тем более что все необходимое имеется, и никакие затраты не нужны. Отключил в «полуавтомате» трансформатор, подал питание от «инвертора», пробовал… Скажу честно – пробовал на разных режимах, регулировал ток, изменял скорость подачи проволоки, варил с газом и без… нормальный шов так и не вышел, получилось мягко говоря «насрано».

Теперь немного теории. Без этого никак, но постараюсь по возможности просто и кратко.

Виды или типы сварки.

MMA (Manual Metal Arc ). Наиболее распространенный тип сварки, это ручная сварка штучными электродами, покрытыми флюсом, кстати, данную технологию разработал наш соотечественник Н.Г. Славянов.

TIG (Tungsten Inert Gas ). Сварка неплавящимся (вольфрамовым или графитовым) электродом в среде защитного инертного газа (аргонно-дуговая сварка). Изобретена Н.Н. Бенардосом.

MIG (Mechanikal Inert Gas ). Механизированная подача электродного материала (полуавтоматическая или автоматическая) в среде инертного газа (аргон, гелий).

MAG (Mechanical Aktive Gas ). Механизированная подача электродного материала (полуавтоматическая или автоматическая) в среде активного (углекислого) газа. Которая нас больше всего интересует. Кстати, легированную проволоку (мы пользуемся омедненной) тоже изобрели наши соотечественники К.В. Любавский и Н.М. Новожилов.

Теперь разберемся, чем же отличаются источники питания MMA и MAG, и почему их нельзя использовать один вместо другого.

Для начала рассмотрим условия существования электрической дуги, используемой при сварке. На приведенном графике заметно,

что вольтамперная характеристика дуги (ВАХ) имеет три ярко выраженных участка:

нисходящий участок – которому соответствует малая плотность тока,
горизонтальный участок – со средней плотностью тока
восходящий участок – которому соответствует высокая плотность тока.

Так вот, при ручной сварке MMA процесс горения дуги происходит на среднем участке ВАХ, лучше на первой его трети, при этом дуга зажигается легко, держится стабильно, швы получаются ровными и металл не разбрызгивается (при этом колебания электрода (руки сварщика) и изменения длины дуги практически не вызывают изменение сварочного тока. Если же плотность тока повышается и точка горения дуги смещается к восходящему участку, то дуга становится нестабильной, «жесткой», металл разбрызгивается, швы выходят рваные и неровные.

При сварке полуавтоматом MAG точка дуги должна располагаться в начале восходящего участка ВАХ, с высокой плотностью тока, при этом будет происходить саморегулирование сварочного процесса.

Каждому виду сварки должен соответствовать источник питания сварочного аппарата, будь это инвертор или трансформатор. Для наглядности еще один график,

на котором изображены внешние вольтамперные характеристики источников питания сварочных аппаратов .

Кривая 1 соответствует крутопадающей ВАХ источника питания, которая практически идеально соответствует для ручной сварки на постоянном токе ММА , кривая 2 — пологопадающая вольтамперная характеристика, кривая 3 — жесткая ВАХ, обеспечивающая саморегулирование при сварке тонкой проволокой MAG .

Вывод : источник питания для ручной сварки постоянным током проектируется и изготавливается с крутопадающей ВАХ , которая абсолютно не подходит для проведения сварочных работ проволочным электродом в полуавтоматическом режиме . Применительно к инверторному источнику питания требуется переделка и перенастройка блока управления, но если вы не очень сильны в электронике, то лучше не лезть к хорошо налаженному механизму.

Сварочный полуавтомат – это функциональное устройство, которое можно приобрести готовым или сделать из . Следует отметить, что изготовление полуавтоматического аппарата из инверторного устройства – задача не из простых, но при желании ее можно решить. Тем, кто поставит перед собой такую цель, следует хорошо изучить принцип работы полуавтомата, посмотреть тематические фото и видео, подготовить все необходимое оборудование и комплектующие.

Что потребуется для переделки инвертора в полуавтомат

Чтобы переделать инвертор, изготовив из него функциональный сварочный полуавтомат, вы должны найти следующее оборудование и дополнительные комплектующие:

инверторный аппарат, способный формировать сварочный ток силой 150 А;
механизм, который будет отвечать за подачу сварочной проволоки;
основной рабочий элемент – горелку;
шланг, через который будет подаваться сварочная проволока;
шланг для подачи защитного газа в зону выполнения сварки;
катушку со сварочной проволокой (такую катушку необходимо будет подвергнуть некоторым переделкам);
электронный блок, управляющий работой вашего самодельного полуавтомата.

Отдельное внимание надо посвятить переделке подающего устройства, за счет которого в зону сварки подается сварочная проволока, передвигающаяся по гибкому шлангу. Чтобы сварной шов получался качественным, надежным и аккуратным, скорость подачи проволоки по гибкому шлангу должна соответствовать скорости ее расплавления.

Поскольку при сварке с использованием полуавтомата может применяться проволока из разных материалов и различного диаметра, скорость ее подачи должна регулироваться. Именно такую функцию – регулирование скорости подачи сварочной проволоки – как раз и должен выполнять подающий механизм полуавтомата.

Внутренняя компоновка Катушка для проволоки Механизм подачи проволоки (вид 1)
Механизм подачи проволоки (вид 2) Крепление сварочного рукава к механизму подачи Конструкция самодельной горелки

Самыми распространенными диаметрами проволоки, применяемой при сварке полуавтоматом, являются 0,8; 1; 1,2 и 1,6 мм. Проволоку перед выполнением сварки наматывают на специальные катушки, которые являются приставками полуавтоматических аппаратов, закрепляемыми на них при помощи несложных конструктивных элементов. В процессе выполнения сварки проволока подается автоматически, что значительно сокращает время, затрачиваемое на такую технологическую операцию, упрощает ее и делает более эффективной.

Основным элементом электронной схемы блока управления полуавтомата является микроконтроллер, который отвечает за регулирование и стабилизацию сварочного тока. Именно от данного элемента электронной схемы сварочного полуавтомата зависят параметры рабочего тока и возможность их регулирования.

Как переделать инверторный трансформатор

Для того чтобы инвертор можно было использовать для самодельного полуавтомата, его трансформатор необходимо подвергнуть некоторым переделкам. Выполнить такую переделку своими руками несложно, надо только придерживаться определенных правил.

Чтобы привести характеристики инверторного трансформатора в соответствие с теми, которые необходимы для полуавтомата, следует обмотать его медной полосой, на которую нанесена обмотка из термобумаги. Нужно иметь в виду, что для этих целей нельзя использовать обычный толстый провод, который будет сильно нагреваться.

Вторичную обмотку инверторного трансформатора также необходимо переделать. Для этого надо сделать следующее: намотать обмотку, состоящую из трех слоев жести, каждый из которых необходимо изолировать при помощи фторопластовой ленты; концы уже имеющейся обмотки и сделанной своими руками спаять между собой, что позволит повысить проводимость токов.

Конструктивная , используемого для его включения в сварочный полуавтомат, должна обязательно предусматривать наличие вентилятора, который необходим для эффективного охлаждения устройства.

Настройка инвертора, используемого для полуавтоматической сварки

Если вы решили сделать своими руками сварочный полуавтомат, используя для этого инвертор, необходимо предварительно обесточить данное оборудование. Чтобы такое устройство не перегревалось, следует разместить его выпрямители (входной и выходной) и силовые ключи на радиаторах.

Кроме того, в той части корпуса инвертора, где располагается радиатор, нагревающийся сильнее, лучше всего смонтировать термодатчик, который будет отвечать за отключение аппарата в том случае, если он перегреется.

После того как все вышеперечисленные процедуры выполнены, можно соединить силовую часть устройства с его блоком управления и подключить его к электрической сети. Когда индикатор подключения к сети загорится, к выходам инвертора следует подключить осциллограф. С помощью этого прибора надо найти электрические импульсы частотой 40–50 кГц. Время между формированием таких импульсов должно составлять 1,5 мкс, что регулируется изменением величины напряжения, поступающего на вход устройства.

Необходимо также проверить, чтобы импульсы, отражающиеся на экране осциллографа, имели прямоугольную форму, а их фронт составлял не более 500 нс. Если все проверяемые параметры соответствуют требуемым значениям, то можно подключать инвертор к электрической сети. Ток, поступающий от выхода полуавтомата, должен иметь силу не менее 120 А. Если величина силы тока меньше, это может означать то, что в провода оборудования подается напряжение, величина которого не превышает 100 В. При возникновении такой ситуации необходимо сделать следующее: протестировать оборудование путем изменения силы тока (при этом надо постоянно контролировать напряжение на конденсаторе). Кроме того, следует постоянно контролировать температуру внутри устройства.

После того как полуавтомат протестирован, необходимо проверить его под нагрузкой. Чтобы сделать такую проверку, к сварочным проводам подключают реостат, сопротивление которого составляет не меньше 0,5 Ом. Такой реостат должен выдерживать ток силой 60 А. Сила тока, который в такой ситуации поступает на сварочную горелку, контролируется при помощи амперметра. Если сила тока при использовании нагрузочного реостата не соответствует требуемым параметрам, то величину сопротивления данного устройства подбирают эмпирическим путем.

Как использовать сварочный инвертор

После запуска полуавтомата, который вы собрали своими руками, на индикаторе инвертора должно высветиться значение силы тока, равное 120 А. Если все сделать правильно, то так оно и произойдет. Однако на индикаторе инвертора могут высветиться восьмерки. Причиной этого чаще всего является недостаточное напряжение в сварочных проводах. Лучше сразу найти причину такой неисправности и оперативно устранить ее.

Если же все сделано правильно, то индикатор корректно покажет силу сварочного тока, регулируемого при помощи специальных кнопок. Интервал регулировки рабочего тока, который обеспечивают , находится в пределах 20–160 А.

Как контролировать правильность работы оборудования

Чтобы сварочный полуавтомат, который вы собрали своими руками, служил вам длительное время, лучше постоянно контролировать температурный режим работы инвертора. Для осуществления такого контроля необходимо нажать одновременно две кнопки, после чего температура самого горячего радиатора инвертора будет выводиться на индикатор. Нормальной рабочей температурой считается та, значение которой не превышает 75 градусов Цельсия.

Если данное значение будет превышено, то, кроме информации, выводимой на индикатор, инвертор начнет издавать прерывистый звуковой сигнал, на что следует сразу же обратить внимание. В этом случае (а также при поломке или замыкании термодатчика) электронная схема устройства автоматически снизит рабочий ток до значения 20А, а звуковой сигнал будет издаваться до тех пор, пока оборудование не придет в норму. Кроме того, о неисправности оборудования, сделанного своими руками, может свидетельствовать код ошибки (Err), высвечиваемый на индикаторе инвертора.

Большинство сварочных аппаратов, особенно самодельных, весьма далеки от совершенства. Предлагаем схему доводки самодельного сварочного аппарата из "переменки" в "постоянку" своими руками и вы сможете использовать электроды любого типа(см рис. 1).

Рис. 1 Схема сварочного аппарата с высокоэффективным индуктивно-емкостным фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного напряжения.

"Пройдемся" по схеме.

Дроссель L.

Сердечник для него взят из дросселя ламп городского освещения 1Н400Н37—110. Удаляя старые обмотки, необходимо сохранить картонные прокладки, которые обеспечивали зазор между основными и замыкающими частями сердечника (рис. 2).

При повторной сборке их устанавливают на место. Новая обмотка наматывается только на одном боковом стержне— три слоя медной шины сечением 4x6 мм, расположенных равномерно по всей длине сердечника. Начало обмотки дросселя подключается к блоку конденсаторов С1 ...С6, а конец обмотки — к клемме « +» (рис. 1).

Выпрямитель и блок конденсаторов фильтра.

Диоды У01...У04 типа Д161—320 или аналогичные, рассчитанные на средний выпрямленный ток — выше 250 А и обратное напряжение — не менее 200 В, монтируют на стандартных литых радиаторах-охладителях, которые должны быть изолированы друг от друга и от корпуса сварочного аппарата текстолитовыми пластинами. Конденсаторы 31 ...56 — электролитические, типа К50-3 или К50-7 двухсекционные 250/290 (150+150 мкф). Суммарная емкость блока конденсаторов— 1800 мкф. Установить их удобнее всего в один ряд на текстолитовой пластине толщиной 4...6 мм.

Регулятор сварочного тока Р («балластный реостат»}.

Сделан из одной секции ограничительного сопротивления мостового крана ДЭК-256 (рис. 3 ).

Это сопротивление представляет собой керамическую трубу с фигурным спиральным пазом на внешней поверхности, в который уложена шина из материала с высоким удельным сопротивлением, сечением около 20 мм2.