Сварочный полуавтомат 30А — 160А своими руками

Сварочный полуавтомат 30А — 160А своими руками

Технические данные нашего сварочного аппарата — полуавтомата:
Напряжение питающей сети: 220 В
Потребляемая мощность: не более 3 кВа
Режим работы: повторно-кратковременный
Регулирование рабочего напряжения: ступенчатое от 19 В до 26 В
Скорость подачи сварочной проволоки: 0-7 м/мин
Диаметр проволоки: 0.8 мм
Величина сварочного тока: ПВ 40% — 160 А, ПВ 100% — 80 А
Предел регулирования сварочного тока: 30 А — 160 А

Всего с 2003 года было сделано шесть подобных аппаратов. Аппарат, представленный далее на фото, работает с 2003 года в автосервисе и ни разу не подвергался ремонту.

Как работает сварочный полуавтомат

Нагрев и деформация соединяемых поверхностей происходит под действием электрического разряда, формируемого металлом и электродом, которые находятся под напряжением. Инертный газ предотвращает появление окислов, что благоприятно сказывается на качестве шва.

Полярности сварочного полуавтомата

Полуавтомат имеет выходы обратной полярности: «плюс» и «минус». Один из них подключается к детали, а второй — к подвижному контакту сварочной горелки. Полярность подключения определяется по типу свариваемого материала.

Инвертор необходим для обеспечения и контроля сварочного процесса, а также для перемещения и регулировки горелки. Сварочный аппарат работает от постоянного тока, поэтому необходимо устройство преобразования переменного тока электрической сети. В него входит высокочастотный трансформатор, выпрямители и модуль с электронной схемой, включающей микроконтроллер для управления рабочим током.

Аппарат должен обеспечивать заданную скорость перемещения проволоки, напряжение и силу тока. Равновесие характеристик обеспечивает источник питания дуги с необходимыми вольтамперными показаниями. Длина дуги зависит от напряжения, а скорость подачи стержня — от величины сварочного тока.

Работа установки начинается с предварительной продувки системы, необходимой для последующего поступления газа. После этого подключается источник питания дуги и подается катанка.

Основное преимущество автоматической сварки в том, что сварочная проволока подается в рабочую зону автоматически, и нет необходимости менять электроды.

Сборка механизма подачи электрода

Суть полуавтоматической сварки заключается регулируемой и беспрерывной подаче электрода непосредственно к горелке с помощью специального механизма. Собрать его самостоятельно вполне можно и самому. Для этого потребуется:

  1. Двигатель и механизм стеклоочистителя автомобиля.
  2. Корпус системного блока и компьютерный блок питания. Можно использовать любой другой БП, важно чтобы его ток был рассчитан на мощность двигателя.
  3. Разъём для подключения специального шланга.
  4. Подшипники, болт, полихлорвиниловая трубка, пружинка, фанера.
  5. Труба шириной соответствующей внутреннему диаметру катушки.

Итак, сборка механизма начинается с определения места расположения в корпусе катушки. Следует чётко разметить внешний диаметр внутри корпуса. Катушка должна устанавливаться таким образом, чтобы оставшегося пространства хватало для монтажа блока питания, шлангов, мотора и протягивающей части.

Протягивающее устройство лучше приобрести отдельно, но при желании его можно сконструировать самостоятельно. Для этого потребуется доработать механизм стеклоочистителя. В нём следует установить роликовые направляющие. Их роль могут выполнять обычные подшипники с проточенной вдоль канавкой. Перед подшипниками закрепляется направляющая часть. Ею может послужить просверленный вдоль болт соответствующего размера. На болт натягивается подпружиненный для жёсткости кембрик, внутри которого будет проходить электрод. Элементы механизма, на которых установлены ролики, должны быть сжаты между собой пружиной с возможностью регулировки сжатия. Во внешней части корпуса монтируется специальный разъём для шланга.

В центре размеченной области под катушку устанавливается бабина из пластиковой трубы. Для её основы можно использовать кусок фанеры.

Конструкция подающего устройства

Процесс сборки сварочного полуавтомата своими руками, может происходить как с использованием заводского подающего устройства, так и его самодельного варианта. Для того чтобы его изготовить собственноручно, необходимо понять — из чего состоит заводское изделие, а именно:

  • на лицевой панели находится евроразъём для подключения сварочного рукава;
  • на тыльной части корпуса — тумблер включения блока питания и разъёмы для соединения с инвертором и системой подачи газа;
  • внутри корпуса находится блок питания подающего устройства;
  • узел подачи с закреплённой, свободно вращающейся бобиной с проволокой;
  • далее расположено прижимное, регулируемое подающее устройство, соединённое через редуктор с валом электродвигателя;
  • схема регулировки оборотов электродвигателя, обеспечивающая поступательное движение сварочной проволоки с заданной скоростью;

  • соленоид, обеспечивающий или перекрывающий подачу газа в горелку через клапан;
  • трубки подачи газа к соленоиду и евроразъёму;
  • силовой кабель, подводящий сварочный ток к узлу подачи проволоки;
  • схема согласования подачи газа и движения проволоки с задержкой в 1-2 секунды, препятствующая прогорание или залипание проволоки, при работе в агрессивной кислородной среде;
  • кабели, соединяющие инвертор и подающее устройство.

Важно, чтобы система подачи была смонтирована на электроизолирующем материале, так как сварочная проволока находится под напряжением и является электродом, и необходимо не допустить электрического контакта с корпусом оборудования.

Необходимо обеспечить эффективный регулируемый прижим подающего ролика, поскольку проволока имеет разное сечение, в зависимости от толщины свариваемых заготовок. Важно обеспечить соотношение всех узлов, участвующих в обеспечении поступательного движения проволоки, чтобы избежать перегибов, затрудняющих плавную подачу с необходимой скоростью. Материал шланга, подводящего газ, должен быть термостойким, а соединения — обеспечиваться надёжными хомутами. Не составит особого труда подобрать подходящий по параметрам блок питания, который будет обеспечивать работу электродвигателя и электронных схем подающего устройства.

Устройство и схема самодельного сварочного полуавтомата

Вниманию любителей «чинить» автотранспортные средства своими руками предлагается для самостоятельной сборки авторская схема и конструкция сварочного полуавтомата в углекислотной газовой среде с автоматической подачей сварочной проволоки в зону сварки.

Назначение и описание устройства

Автолюбители знают, что для сварки кузова «железных» коней одного лишь аппарата дуговой электродной сварки переменного тока недостаточно – тонкий металл кузова требует аккуратной и желательно быстрой точечной сварки. Конечно, существует несколько типов сварочных аппаратов разного рода, доступных для частных автовладельцев, например – ацетилено-кислородная сварка или сварка в среде углекислого газа.

Но по сравнению с ацетилено-кислородной сваркой полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа имеет существенные преимущества:

  • зона термического влияния очень узкая, поэтому деталь деформируется очень мало или вовсе не деформируется;
  • краска на детали выгорает тонкой полосой, что уменьшает объем подготовки, рихтовки и окраски изделия;
  • т.к. скорость расплавления электродной проволоки очень высока — общая производительность сварки выше в 2-3 раза;
  • качество сварочного шва лучше;
  • не требуется очень точной подгонки деталей перед сваркой;
  • качественный шов получается даже при разных толщинах свариваемых деталей;
  • углекислый газ менее дефицитен, чем кислород или ацетилен;
  • способ сварки осваивается легко и быстро.

Для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа отечественной промышленностью выпускается различное оборудование: А-537, А-537У, А-547Р, А-825М, А-1230М и др., поэтому организациям более интересными могут оказаться именно эти готовые промышленные устройства, а любителям, державшим в руках паяльник автор предлагает самим собрать разработанный им подобный несложный аппарат, который он эксплуатирует уже 3-й год.

С одной стороны углекислый газ защищает расплавленный металл от воздействия кислорода и азота воздуха, с другой стороны — он разлагается на окись углерода (угарный газ) и кислород, который окисляет металл. Для компенсации окисления применяют специальную омедненую электродную проволоку, содержащую кремний и марганец: Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-10ГС, Св-12ГС, как нетрудно догадаться из обозначений — 0.8, 0.8, 1.0 и 1.2 мм диаметром соответственно. Практические числовые данные, которые должны достаточно точно выдерживаться (особенно это касается напряжений) во избежание плохого качества сварки, приведены в таб.1.

Читайте также  Лазерный модуль для резки

Режимы сварки в углекислом газе

Диаметр проволоки, мм

Толщина детали, мм

Сварочный ток, А

Скорость сварки, м/ч

Вылет электрода, мм

Расход газа, л/мин

Автор в своей конструкции использовал 0.8 мм омедненую электродную проволоку, которую удалось купить на рынке. Поэтому схема рассчитана именно на режим работы, соответствующий первой строке таб.1.

Схема устройства

Его основа – мощный сварочный трансформатор Т1, который подключается к сети 220В коммутатором на включенных встречно-параллельно оптотиристорах VS1,VS2, управляемых ключом VT1-VT2 и обеспечивает:

  • сварочное напряжение с выходной обмотки II (согласно первой строке таб. 1), выпрямленное мостом VD1…VD5, сглаженное фильтром L1-C1 (R3 балластный резистор, разряжает С1 на холостом ходу);
  • напряжение питания (с выходной обмотки III) электродвигателя, подающего сварочную проволоку, который включается ключом VT8 через стабилизатор напряжения C6-DA2-R11-R12-C7 и выходной мощный транзистор VT7;
  • напряжение питания (с выходной обмотки III, пониженное до 12 В резистором R9) газового клапана KL1, который включается электронным ключом VT5-VT6.

Переключателем SA2 первичной обмотки можно изменить выходное напряжение примерно от 18. 21В.

Включение аппарата производится нажатием на кнопку SA1 «Пуск», которая подключена на вход каскада на VT3 (с R4C2-цепью на входе), который представляет собой антидребезговый ключ с двумя проводами от кнопки (если желаете, то можно применить стандартные антидребезговые решения на ИМС триггеров, логических элементов, но они требуют три провода от кнопки, а внутри примененного автором стандартного промышленного «держака» сварочного полуавтомата проложено только два провода для кнопки).

К аналогичному ключу на VT4 подключен кремниевый диод VD14, который может быть закреплен в качестве термодатчика на самой горячем узле схемы при его продолжительной работе, подберите резистором R4 подходящий температурный порог срабатывания, при котором VT4 закроется и через DD1.4 отключит все узлы аппарата. Но если Ваша конструкция нигде не перегревается при продолжительной работе, то весь узел VD14-R4-R6-C3-VT4-R7-DD1.4 можно удалить из схемы.

Необходимые фазы управляющих сигналов для выходных узлов аппарата (T1, газового электроклапана KL1, электродвигателя) обеспечивает всего одна ИМС DD1 155ЛА3, которая вместе с вместе с VT1, VT2,VS1,VS2, VT3,VT4 питается стабилизированным DD1 напряжением 5В от низковольтного выпрямителя T2-VD9…VD13.

Выпрямительные диоды VD1-VD5 – мощные, на соответствующий сварочный ток, они могут быть следующих типов: Д151-160 (максимальный прямой ток 160 А), Д161-200 (максимальный прямой ток 200 А), В200-6 (максимальный прямой ток 200 А), В2-200-9 (максимальный прямой ток 200 А). Остальные радиоэлементы, думаю сложностей в выборе или замене не представляют.

Конструкция

Сварочный T1 должен иметь мощность около 2.5-3 кВт. Автор рассчитывал его исходя из имеющегося обмоточного материала, т.е. медной шины сечением 6 х 8 мм для вторичной обмотки II T1 и стержневого (О-образного) магнитопровода (площадь сечения сердечника 42 кв.см., площадь «окна» сердечника 200 кв.см.) на напряжение 21 В и ток 120 А.

Обе обмотки мотаются симметрично, т.е. на стержневой (О-образный) сердечник половину обмотки на каждую сторону. И не забудьте правильно соединить половинки между собой, синфазно (конец одной с началом другой), иначе получите 3 киловаттный электрообогреватель ;-). И то ненадолго: сгорит обмотка или электропроводка без предохранителя. Если будете использовать в своей схеме SA2, то сделайте отводы по 1 витку от края обмотки.

Первичная обмотка I и вторичная III трансформатора T1 намотаны одним и тем же проводом диаметра 2.5 мм в бумажной изоляции.

Низковольтный трансформатор T2 рассчитывается аналогично на выходное напряжение 6В и ток нагрузки 1А.

Дроссель L1 намотан толстым сварочным кабелем на статоре какого-то двигателя с прорезью, т.е. его индуктивность получилась произвольной, порядка 10…20 мкГн. Конденсатор С1 имеет емкость 4000 мкФ, но можно поставить и больше. От стабильности напряжения зависит качество дуги, а следовательно шва сварки.

В качестве двигателя автор использовал двигатель на 24 В стеклоочистителей от «КамАз»-а. Он потребляет ток порядка 3 А.

Газовый клапан — опять-таки с автомобиля – 12-ти вольтовый клапан подачи воды к стеклоочистителю с «восьмерки» (ВАЗ 2108). Потребление — около 0.4 А.

«Держак» сварщика — промышленного производства для сварочных полуавтоматов (тип к сожалению не знаю): резиновый пустотелый шланг

3 см в диаметре, внутри проходит стальная витая «рубашка» для сварочной проволоки и два изолированных провода для кнопки «Пуск». По шлангу подается углекислый газ из баллона. На одном конце шланга – разъем с контактами, штуцером для газового шланга, отверстием для «рубашки» и гайкой, крепящей весь разъем к ответной части. На другом конце шланга – сам «держак»: пластмассовая ручка с нишей под кнопочный переключатель и трубка с наружной резьбой, на которую устанавливается наконечник, сквозь который выходит проволока – рис.3.

Для размещения всех узлов и схемы сварочного полуавтомата своими руками был подобран подходящий металлический корпус на колесиках (туда поместилось все, что обведенно штриховой линией на схеме). Сварочное напряжение снимается с контактных болтов, выведенных в стенку этого корпуса, а остальное размещено так, см. рис.4:

Газовый клапан KL1, а также C7, R11, R13, VT7, VT8, R14 размещены в отдельном небольшом корпусе (тоже с колесиками на одной стороне), на котором также размещен разъем, коммутирующий выше перечисленные элементы с основной платой устройства.

SA1 «Пуск» — кнопка, размещенная в нише «держака» сварщика.

Примечание:

Последний опыт эксплуатации аппарата показал, что в эмиттерную цепь транзистора VT2 стоит установить резистор 1-2 Ома 1Вт для продления ресурса светодиодов в составе опттотиристоров.

Подготовка трансформатора

Подготовка трансформатора состоит из создания дополнительной обмотки, установки необходимых комплектующих и тестового подключения к сети. Собранный сварочный аппарат должен нормально функционировать, не перегреваться после подключения к сети и что очень важно, полноценно откликаться на регулировку тока.

Также очень важно проверить изоляцию и нанести дополнительную при выявлении проблем. Затем проверить работу подающего механизма, скорость и равномерность подачи проволоки.

После подготовки и проверке рабочих узлов можно перейти к выполнению работ.

Последовательность действий при ремонте

Когда сварочный полуавтомат варит металлические конструкции, но качество сварки оказывается низким, аппарату требуется ремонт.

В рабочей обстановке, когда нет времени обращаться в сервисный центр, устранить неисправность вполне по силам своими руками.

Многолетний опыт показывает, что значительное количество неисправностей возникает по самым простым причинам.

В числе таких причин на первом месте значатся плохие контакты.

Из этого показателя следует очевидный вывод – в первую очередь необходимо проверить прочность электрических соединений и обязательно прожать все клеммники.

Если проведенный своими руками ремонт по зачистке и уплотнению контактных соединений не принес результатов, то нужно разделить работы на три следующих этапа:

  1. диагностика электрической схемы;
  2. диагностика механизма подачи проволоки;
  3. диагностика системы подачи защитного газа.

Зачастую полуавтомат включен, исходное напряжение на него подается, но сварочный ток не подается и дуга не загорается.

Такая ситуация может возникнуть при перегреве устройства, когда варит неопытный сварщик. Просто превышен рабочий период сварки и сработала защита.

Читайте также  Утепление деревянного пола

Ничего страшного в такой ситуации нет. Необходимо дождаться, пока полуавтомат остынет, и возобновить работу.

Для того чтобы провести ремонт полуавтомата своими руками, нужно иметь следующие инструменты и приборы:

  • омметр или осциллограф;
  • отвертка;
  • гаечные ключи;
  • паяльник и припой;
  • пассатижи.

Ремонт сложного электротехнического оборудования требует от исполнителя определенной теоретической и практической подготовки.

Когда аппарат не варит, нужно взвесить свои возможности и выполнять ремонт самостоятельно либо пригласить специалистов.

Неисправность электрической схемы

Наиболее сложная в сварочном полуавтомате электрическая часть. Когда аппарат варит, но при этом шов формируется неравномерно, нужно проверить исправность выпрямителя.

В схеме может выйти из строя диод или выпрямительный мост в целом.

Для того чтобы определить исправность элементов, их нужно выпаять и проверить с помощью омметра.

Стабильное горение сварочной дуги обеспечивается дросселем. По сути это катушка индуктивности, которая обладает высокой надежностью.

Но проверить ее исправность нужно обязательно. Чаще чем диоды, выходит из строя конденсатор. Он легко меняется своими руками с помощью паяльника.

Неисправность механизма подачи проволоки

При нестабильной работе механизма подачи присадочной проволоки сварочный аппарат варит плохо.

Соединение деталей получается некачественным, и значительный объем работы оценивается как брак. Причиной тому может служить чрезмерный износ направляющего канала и подающих роликов.

Первым делом необходимо отрегулировать уровень давления этих роликов.

Если эта операция не принесла ожидаемых результатов, то самое эффективное, что можно сделать, заменить весь комплекс подачи – направляющий канал и подающие ролики. Эта легко делается своими руками.

Доработка инвертора

Полуавтомат из сварочного инвертора может получится, если его трансформатор несколько модернизировать. Инвертор для этих целей выбирают такой, чтобы он мог выдавать ток для сварки не меньше 150 А. В готовом виде устройство использовать не получится по причине несоответствия вольт-амперных характеристик условиям сваривания электродной проволокой в защитном газе.

Функциональная схема инверторного полуавтомата

Чтобы получить необходимые выходные параметры, достаточно обмотать трансформатор полосой из меди с изоляцией из термобумаги. Толстый провод использовать не получится, потому что он сильно греется. У вторичной обмотки должно быть три слоя из жести, изолированных между собой фторопластовой лентой. Концы соединяются между собой методом пайки с целью повышения токопроводности.

В процессе работы установка будет сильно греться. Особенно в зоне радиатора, куда нужно установить термодатчик, чтобы обеспечить автоматическое отключение устройства в случае перегрева.

После включения полуавтомата индикатор должен показать ток 120 А, что подтвердит правильность выполненной доработки и подключения. Случается, что на табло светятся восьмерки. Так бывает при низком напряжении в сварочном контуре.

Контроль правильности работы

Чтобы полуавтомат прослужил длительный срок, рекомендуется все время контролировать температурный режим работы инвертора. С целью контроля одновременно нажимаются две кнопки, а после температура самого горячего из радиаторов инвертора выведется на индикатор. Нормальная рабочая температура — не больше 75 ° C .

Если будет больше, кроме информации, которая выводится на индикатор, инвертор будет издавать прерывистый звук, что сразу должно насторожить. При этом (или при замыкании термодатчика) электронная схема автоматически уменьшит рабочий ток до 20А, а звуковой сигнал идти будет, пока оборудование не придет в норму. О неисправности оборудования может говорить и код ошибки (Err), который высвечивается на индикаторе инвертора.