Сварочный аппарат своими руками: пошаговая схема сборки аппарата для сварки металла из подручных материалов (фото + расчёты)

Виды сварочных аппаратов

Чтобы сделать сварочный аппарат своими руками, необходимо вникнуть в суть вопроса и выбрать одну схему для реализации задуманного, после чего приступать к закупке составляющих.

В зависимости от некоторых параметров принято различать такие типы агрегатов как:

1. На переменном токе.
2. На постоянном токе.
3. Трехфазные.
4. Инверторные.

Первый приведенный в списке вид считается самым простым, при желании создать второй вариант устройства нужно внедрить в конструкцию специальный блок и сглаживающий фильтр.

Трехфазные модели можно встретить в промышленности, для домашнего использования подобные агрегаты выбирать нерационально.

Совет! Инверторный тип относится к более сложным аппаратам, без базовых знаний сборки плат и понимания схем за самостоятельное создание профессионалы браться не советуют.

Схемы

Одним из первых шагов изготовления инвертора – определение его рабочей схемы. Поскольку в интернете находится большое количество выбора, нет необходимости придумывать, что-то новое.

За основу будем продолжать использовать информацию об инверторе модели COLT1300, рабочая схема показана на рисунке 1:

Рис 1.

На рисунке 2 изображена схема блока управления процессами, проходящими в силовой части. У рассматриваемого типа аппарата схемы втиснуты на одну плату. Изменим это и блок управления сделаем на отдельной плате.

Рис.2

Разобьем основную схему на несколько частей и получим:

Силовая часть и драйверы транзисторов:

Источник питания силовой части:

Сварочный инвертор с шип контролером:

Блок питания инвертора:

Для изготовления электрических 4 плат, потребуется следующее:

• текстолит FR4 150×250мм (2мм);
• перманентный черный маркер;
• лимонная кислота и перекись водорода;
• флюс паяльный ЛТИ-120;
• сверло диаметром 1мм и 2мм;

В программе Dip Trace чертим силовую схему:

Преобразовываем в плату:

В конце получится рисунок:

Пример показан на более простой схеме. Скачать учебник для работы в Dip Trace можно на сайте Full-Chip.net. В нем последовательно описывается каждая операция для печати микросхем.

Полученное изображение макета надо распечатать на лазерном принтере, это обязательное условие, чернило, не даст нужный эффект:

1. Подготовим текстолит. Слегка зачистить мелкозернистой наждачной бумагой до яркой поверхности. Прикладываем к пластине напечатанный макет и сверху заворачиваем еще одним слоем газетной бумаги.
2. Прикладываем горячий утюг и ждем 15-20 секунд. Даем постепенно остыть, затем что бы легко было отдирать, замачиваем водой. Если на каком-то участке связь плохо пропечаталась, дорисовываем черным маркером.
3. Готовим ванну для травления платы. В раствор входит лимонная кислота, перекись водорода и вода. Емкость достаточного размера, чтобы плата могла полностью в нее войти. С этой смесью надо соблюдать осторожность, работать в резиновых перчатках. Размешивать только деревянными предметами, металлическими нельзя.
4. Дальше все это надо поставить в теплое место или в таз с теплой водой. Контролируя процесс можно увидеть, когда не окрашенный медный налет сойдет, тогда можно доставать деталь.
5. Высушиваем схему и снимаем наждачной бумагой маркер. Покрываем поверхность флюсом ЛТИ-120. Что бы ни дать окислятся дорожкам, их надо осторожно полудить до приятного блеска.

Итак, получаем две платы на силовую схему и блок управления.

Список материалов и инструментов

При тщательном ознакомлении с конструкцией сварочного аппарата, функционирующего на переменном токе, нужно знать, что подобные образцы имеют показатели первичной обмотки в 220 вольт, а на вторичной оно снижается до 50-60 вольт, после чего идет на электрод, контактирующий с заготовкой.

Прежде чем приступать к сборке оборудования, следует подготовить или приобрести такие элементы:

1. Магнитопровод.
2. Кабель под обмотку катушки.
3. Материалы для изоляции соединений.

Самой универсальной заготовкой специалисты считают заводской трансформатор, некоторые детали отлично подойдут для самостоятельного изготовления простых моделей. Речь идет о магнитопроводе и первичной обмотке, но когда подобных составляющих в наличии нет, то элемент необходимо создать с нуля.

Вторичная обмотка

Для вторичной обмотки можно брать медь, а можно алюминий. Провод может быть как одножильным, так и состоящим из нескольких проводников. Сечение от 10 до 24 квадратных миллиметров.

Очень удобно наматывать катушку отдельно от сердечника, например на деревянную заготовку, а потом набирать пластины из трансформаторной стали в готовую, надежно изолированную обмотку.

Блок питания от микроволновки

Рассматриваемая схема сварочного аппарата после сборки должна выдавать минимум 4 кВт, если брать за основную деталь элемент от микроволновой печи, который имеет показатели в 1,2 кВт, его будет недостаточно.

Для работы следует выделить два трансформатора, которые впоследствии потребуется соединить между собой.

Подробный алгоритм действий выглядит так:

1. Запитав две детали к сети в 220 вольт, проверяется целостность обмотки.
2. Чтобы снять высоковольтную обмотку, нужно распилить магнитопровод.
3. С цепи убирается катушка.
4. Из медной шины на 10 кв. мм изготавливается сердечник.
5. Под первичную обмотку создается диэлектрическая прокладка.
6. Соединяется катушка и магнитопровод.
7. Все кабеля подключаются в соответствии со схемой.

После установки электрода в держатель можно приступать к проверке работоспособности созданного агрегата, маркировку диаметра более чем 4-5 мм брать не нужно.

Диагностика самодельного инвертора и его подготовка к работе

Собрать самодельный сварочный инвертор не весь процесс. Подготовительный этап также считается важной частью всей работы, где необходимо проверить, правильно ли работают все его системы, и как нужно настроить нужные параметры.

В первую очередь проводится диагностика оборудования, а именно подача напряжения 15 вольт на контроллер и охлаждающую систему сварочного аппарата, чтобы проверить их выдержку. Благодаря этому проверяется функционал механизмов и избежание перегревания во время эксплуатации агрегата.

При полной зарядке конденсаторов в агрегате, подключается к электросети реле, отвечающее за замыкание резисторов. С прямой подачей, без реле, есть риск взрыва аппарата.

При функциональности реле, напряжение в аппарат подается до 10 секунд. Достаточно важно узнать, сколько инвертор может во время сварки функционировать. Для этого он тестируется на протяжении 10 секунд. Если радиатор остается с прежней температурой, то время можно установить до 20 секунд, и т.д. до целой минуты.

Оборудование на постоянном токе

Люди, профессионально занимающиеся ремонтом сварочных аппаратов, могут с уверенностью назвать эту модель более стабильной, если рассматривать характеристики дуги. За процесс передачи напряжения отвечает вспомогательная составляющая, которая известна многим как преобразователь, дополненный сглаживающим элементом.

С таким устройством можно варить не только обычный вид металла, но и чугун или нержавейку, поскольку шов получается максимально ровным и аккуратным.

• Перед началом сборки потребуется закупить мощные диоды или транзисторы в количестве 4 штук, каждый экземпляр должен иметь показатель в 200 А.
• В конструкцию входит конденсатор с емкостью в 15 тыс. мкФ и дроссель, при самостоятельной работе следует руководствоваться специальной схемой.

Важно! В момент функционирования трансформатора могут случаться перегревы, что приведет к быстрому выходу диодов из строя, для предотвращения этого эксцесса конструкцию снабжают приспособлением для отвода тепла.

Разновидности сварки

Сначала нужно понять, для какой сварки делаем аппарат. Различают следующие виды сварки:

• Электродуговая;
• Микродуговая;
• Точечная импульсная (контактная);
• Газовая.

Электродуговая сварка

При ней используется промышленная частота 50-60 герц, а также постоянный ток в 200 ампер. Можно сварить забор, гараж и другие достаточно серьёзные конструкции.

Микродуговая сварка

Используется при прокладке проводки, а также при её ремонте.

Точечная импульсная или контактная сварка

Используется при изготовлении продукции из стального листа тонкой толщины.

Газовая сварка

Является настолько серьёзным процессом, что такой аппарат нет смысла изготавливать дома. Проще и дешевле его купить. Тем более, что газовые баллоны к ней сделать дома невозможно.

Газогенератор делать дома опасно, если что-то пойдёт не так, может произойти взрыв.

Агрегат с маленькими габаритами

Качественно собранный инверторный сварочный аппарат не менее полезен как на производстве, так и в домашних условиях при ремонте автомобилей или небольших элементов.

Благодаря подобному виду устройства, можно реализовать точечную сварку, что в некоторых ситуациях будет намного удобней, к тому же вес и размеры коробки довольно компактные, ее легко перенести, подвесив на плечо.

Конструкция включает в себя:

1. Диодный выпрямитель.
2. Система для управления.
3. Силовую часть.
4. Диод и дроссель.
5. Кулер для охлаждения.
6. Обратную связь для контроля над параметрами.

При создании модели потребуется намотать силовой трансформатор собственноручно, базой которого будет ферритовое кольцо. Профессионалы советуют для моста приобрести готовую сборку из полупроводниковых элементов, некоторые составляющие найти дома не получится, их зачастую заказывают или покупают в специализированных магазинах.

Устройство считается достаточно сложным, не имея уверенности в собственных силах, подходящих схем и базовых навыков браться за выполнение процесса не следует.

Приступив к реализации задуманного, многие хозяева замечали, что самостоятельное конструирование инверторной модели обходится не дешевле заводской продукции, поэтому рациональнее всего купить готовый агрегат с заданными рабочими параметрами.

Не менее практичными будут видеоинструкции, благодаря им получится намного быстрей разобраться во всех этапах работы над созданием оборудования.

Изготовление резонансного инвертора

За основу необходимо использовать блок питания компьютера форм-фактора AT, от которого потребуется кулер и радиаторы. Детали берутся из элементарной базы мониторов и телевизоров, в противном случае, если их нет, то покупаются на рынке. Все компоненты имеют низкую стоимость.

Рекомендации по изготовлению:

1. Для упрощения схемы ШИМ полностью исключить, так как потребуется стабилизированное напряжение, получаемое задающим генератором.
2. Использовать стабилитроны KC213 для предотвращения выхода из строя транзисторов.
3. Для снижения наводок и помех необходимо монтировать рядом с трансформатором силовые транзисторы высокочастотного типа.
4. Дорожки для силового моста и силового блока на плате из толстого текстолита (не менее 4 мм) необходимо сделать шире (протекают токи до 30 А) и залудить тугоплавким припоем (не менее 2 мм).
5. Кабель питания использовать не менее 3 квадратов.
6. Использовать двойную изоляцию (несгораемые слюдяные или стекловолоконные кембрики) для высоковольтных цепей.
7. Дроссель должен быть без металлического кожуха.
8. Хорошая постоянная вентиляция.
9. Силовые диоды (выходные) необходимо защитить от пробоя с помощью RC-цепочки.

После чего необходимо определиться с параметрами инверторной сварки своими руками. А также возможно использовать и такие характеристики:

1. Выходной ток нагрузки: от 5 до 120 А.
2. Напряжение (при холостом ходе): 90 В.
3. Продолжительность нагрузки может изменяться. Все зависит от диаметра электрода: 2 мм = 100%, 3 мм = 80%. Необходимо учесть влияние высокой температуры.
4. Входная сила тока: около 10А.
5. Приблизительная масса: около 3 кг.
6. Должен присутствовать регулятор силы тока при сварке.
7. Тип вольт-амперной характеристики, обеспечивающей работу в полуавтоматическом режиме: падающая.

Схема оборудования

Основная часть — задающий генератор собран на микросхеме SG3524, которая применяется во всех источниках бесперебойного питания. Инвертор обладает низкой потребляемой мощностью около 2,5 кВт, благодаря чему, возможно применение в квартире.

Трансформатор необходимо собрать на сердечниках типа Е42, который применяется в старых ламповых мониторах. Для изготовления необходимо примерно 5 штук таких трансформаторов.

Еще один трансформатор следует использовать для дросселя. Остальные элементы индуктивности собираются из сердечника типа 2000НМ. Диоды и транзисторы необходимо установить на радиаторы с термопастой КТП-8 или другого типа. Напряжение холостого хода примерно равно 36 В с длинной дуги от 4 до 5 мм, что позволяет работать с ним начинающим строителям. Выходные кабели следует уложить в ферритовые трубки или кольца из феррита блока питания.

Конструктивной особенностью схемы является возникновение максимального тока в I обмотке во время резонанса.

Схема 1 — Схема сварочного резонансного инвертора

Благодаря малому весу и габаритам появляется возможность модернизировать аппарат.

Предотвращение залипания электрода

Для этого случая применяется транзистор IRF510, являющиеся полевым. Кроме того, он обеспечивает еще плавный пуск и прерывание входа на микросхеме SG3524:

1. При высокой температуре срабатывает термодатчик.
2. Отключение при помощи тумблера.
3. Блокировка при КЗ (коротком замыкании).

Фото самодельного сварочного аппарата

Поделитесь с друзьями

Затраты при самостоятельной сборке

В данном разделе приводится подсчет средств, вложенных в сборку сварочного инвертора. В списке приведены основные элементы оборудования. Все, что не вошло в список, имеет малое значение.
Цена, напротив, указана за одну единицу:

• теплопроводная паста – КПТ-8 200р;
• ферритовый сердечник – 170р;
• катушка провода – ПЭТВ d=1,5 для обмотки трансформатора 550р;

И список деталей:

• силовые диоды VS-150 EBUO4 390р-1шт;
• транзисторы IRG4PC50UDPBF IGBT 600В 55А 60кГц 230-1шт;
• высокоскоростной ШИП – контролер для импульсных источников питания UC3825N 300р-1шт;
• реле мягкого пуска Finder, с шагом 3,5 16А 250В 70р;
• резистор силовой SQP3BT 47Ом 9р;
• фильтр подавления ЭМП B82731-N2102-A20 57р;
• конденсаторы 470мКф 450В серия LS 35×45 770р-1шт;
• радиаторы Hs 113-50 50x85x24 180р-1шт;
• вентилятор DEEPCOOL WIND BLADE 80, 80мм 260р;
• диодный мост КЦ405 90-92 27р;