Сварочный инвертор своими руками: схема самодельной инверторной сварки и как сделать аппарат?

Основные рекомендации

Перед сборкой нужно внимательно ознакомиться со схемой инверторной сварки и приобрести все необходимое для изготовления: купить радиодетали в специализированных радиомагазинах, найти подходящие каркасы трансформаторов, медную жесть и провод, продумать дизайн корпуса. Планирование работы значительно упрощает процесс сборки и экономит время. При пайке радиокомпонентов следует применять паяльную станцию (индукционная с феном), для исключения возможного перегрева и выхода из строя радиоэлементов. Соблюдать нужно и правила техники безопасности при работе с электричеством.

Инструкция по изготовлению

Чертежи

Для изготовления печи понадобятся следующие материалы и инструменты:

• припой;
• текстолитовая плата.
• мини-дрель.
• радиоэлементы.
• термопаста.
• химические реагенты для травления платы.

Дополнительные материалы и их особенности:

1. Для изготовления катушки, которая будет излучать необходимое для нагрева переменное магнитное поле, необходимо приготовить отрезок медной трубки диаметром 8 мм, и длиной 800 мм.
2. Мощные силовые транзисторы являются самой дорогой частью самодельной индукционной установки. Для монтажа схемы частотного генератора необходимо приготовить 2 таких элемента. Для этих целей подойдут транзисторы марок: IRFP-150; IRFP-260; IRFP-460. При изготовлении схемы используются 2 одинаковых из перечисленных полевых транзисторов.
3. Для изготовления колебательно контура понадобятся керамические конденсаторы ёмкостью 0,1 mF и рабочим напряжением 1600 В. Для того, чтобы в катушке образовался переменный ток высокой мощности, потребуется 7 таких конденсаторов.
4. При работе такого индукционного прибора, полевые транзисторы будут сильно разогреваться и если к ним не будут присоединены радиаторы из алюминиевого сплава, то уже через несколько секунд работы на максимальной мощности, данные элементы выйдут из строя. Ставить транзисторы на теплоотводы следует через тонкий слой термопасты, иначе эффективность такого охлаждения будет минимальна.
5. Диоды, которые используются в индукционном нагревателе, обязательно должны быть ультрабыстрого действия. Наиболее подходящими для данной схемы, диоды: MUR-460; UF-4007; HER – 307.
6. Резисторы, которые используются в схеме 3: 10 кОм мощностью 0,25 Вт – 2 шт. и 440 Ом мощностью – 2 Вт. Стабилитроны: 2 шт. с рабочим напряжением 15 В. Мощность стабилитронов должна составлять не менее 2 Вт. Дроссель для подсоединения к силовым выводам катушки используется с индукцией.
7. Для питания всего устройства понадобится блок питания мощностью до 500. Вт. и напряжением 12 – 40 В.Запитать данное устройство можно от автомобильного аккумулятора, но получить наивысшие показания мощности при таком напряжении не получится.

Сам процесс изготовления электронного генератора и катушки занимает немного времени и осуществляется в такой последовательности:

1. Из медной трубы делается спираль диаметром 4 см. Для изготовления спирали следует медную трубку накрутить на стержень с ровной поверхностью диаметром 4 см. Спираль должна иметь 7 витков, которые не должны соприкасаться. На 2 конца трубки припаиваются крепёжные кольца для подключения к радиаторам транзистора.
2. Печатная плата изготавливается по схеме. Если есть возможность поставить полипропиленовые конденсаторы, то благодаря тому, что такие элементы обладают минимальными потерями и устойчивой работой при больших амплитудах колебания напряжений, устройство будет работать намного стабильнее. Конденсаторы в схеме устанавливаются параллельно образуя с медной катушкой колебательный контур.
3. Нагрев металла происходит внутри катушки, после того как схема будет подключена к блоку питания или аккумулятору. При нагреве металла необходимо следить за тем, чтобы не было короткого замыкания обмоток пружины. Если коснуться нагреваемым металлом 2 витка катушки одновременно, то транзисторы выходят из строя моментально.

Назначение манипулятора

Помимо вращателей существуют и другие разновидности дополнительного сварочного оборудования — кантователь, позиционер, манипулятор. Особо подробно стоит рассказать о манипуляторах, потому что они их чаще всего применяют на производстве и в домашних условиях.

Манипулятор может перемещать или вращать деталь в любом направлении, которое необходимо для проведения сварочных работ. Он более универсален, чем вращатель.

Значимым преимуществом современных манипуляторов является лёгкость их переналадки. При желании, скорректировать работу таких аппаратов не составит труда.

Для этого надо лишь перенастроить программное обеспечение, то есть изменить рабочую программу, после чего инструмент начнёт двигаться по новой траектории. Линия соединения или линия шва в данном случае тоже претерпит изменения.

Модульная конструкция большинства распространённых сегодня манипуляторов позволяет с лёгкостью менять ориентацию рабочего инструментария. В результате один и тот же прибор можно использовать при различных технологиях сварки.

Инвертор

Своими руками можно собрать еще один сварочный прибор – это инвертор. У него есть ряд положительных отличий от трансформатора. Самое первое, что бросается в глаза, – его небольшой вес. Всего несколько килограммов. Можно работать, не снимая аппарат с плеча. Затем, рабочий постоянный ток, это позволяет создавать более аккуратный шов, да и дуга не так скачет. Проще работать начинающим сварщикам.

Детали для сборки такого аппарата продаются в магазинах и на рынке. Необходимо лишь знать маркировку. Особого внимания требует качество транзисторов потому, что они находятся в самой напряженной области конструкционной схемы инвертора. Для охлаждения прибора используют принудительную вентиляцию в виде охлаждающих радиаторов и вытяжных вентиляторов.

Таким образом, если составить каталог самодельных сварочных аппаратов, то получится длинный список из трансформаторов различной конструкции, инверторов, сварочных полуавтоматов и автоматов. Такие приборы позволяют работать с чугуном и сталью, алюминием и медью, нержавейкой и тонким листовым железом.

Надежность и долговечность их работы зависит от точности расчетов, наличия материалов, деталей, правильности сборки, а также от соблюдения правил безопасности на всех этапах создания и эксплуатации подобных приборов.

Вес и габариты сварочника

Мы выбрали тороидальную конструкцию, как наименее габаритную. Здесь простое стечение обстоятельств: в наличии уже был ленточный трансформатор тока от высоковольтного оборудования с дефектом изоляции. Он был забракован и списан.

Оттуда взяли ленту магнитопровода. Свернули ее плотнее, изолировали, намотали провода обмоток. Все это сделали на основе упрощенного расчета старым дедовским методом. Хотя сейчас есть много онлайн калькуляторов.

Для работы трансформатора важно сечение его сердечника. Мы его обеспечили, создав одновременно компактную конструкцию

Аппарат получился чуть выше табуретки, но вес под сорок килограмм (железо да медь тяжелые). Однако, сварщики люди не хилые…

Приварили снизу к корпусу две оси им же, поставили колесики. Получился мобильный вариант. Перемещается в одиночку без больших усилий.

Кстати, от регулирования тока индуктивным сопротивлением отказались. Она значительно утяжеляет конструкцию, да и хлопот много.

Источники

• https://tutsvarka.ru/oborudovanie/svarochnyj-apparat-svoimi-rukami
• https://rezhemmetall.ru/sborka-svarochnogo-apparata-postoyannogo-toka-svoimi-rukami.html
• https://www.elremont.ru/electrik/svarka.php
• https://OFaze.ru/svoimi-rukami/svarochnyj-apparat
• https://moyakovka.ru/instrumenty/samodelnye-svarochnye-apparaty-postoyannogo-toka.html
• https://svoimirykamiinfo.ru/svarochnyj-apparat-svoimi-rukami/
• http://met-all.org/oborudovanie/svarochnye/svarochnyj-invertor-svoimi-rukami-shema.html
• https://zen.yandex.ru/media/housediz/samodelnyi-svarochnyi-apparat-postoiannogo-toka-moi-opyt-5da1cd9a95aa9f00b1b0e574

Технические характеристики и критерии выбора лучших аппаратов

Составные части сварочного инвертора.

Разберемся с техническими характеристиками аппаратов, предлагаемые их производителями – попробуем сформировать рабочий список:

1. Номинальный сварочный ток или мощность инвертора. Одна из главных характеристик, всегда присутствует в паспорте прибора. Это сила тока, при которой аппарат работает ровно, стабильно, без перегрева и перегрузки. Этот показатель тесно связан со следующим – ПН.
2. ПН – продолжительность нагрузки. Очень важный критерий об отношении рабочего времени ко времени, нужном на перерыв из-за перегревания. Параметр указывается в процентах. Если, например, ПН указана в 60%, то аппарату после десяти минут работы нужно остывать такие же десять минут.
3. Диапазон скачков напряжения: есть инверторы, которые способны стабильно работать в условиях, когда напряжение скачет на 20 – 30%. Такая характеристика особенно важна для работы в сельской местности. Сварочный инвертор, работающий лишь при стабильном напряжении в 220 В, не годится в условиях нестабильной электросети.
4. Диапазон регулировки сварочного тока. Чем шире этот диапазон, тем универсальнее прибор, с помощью которого можно варить и тонкие металлические листы, и массивные литые детали. У бюджетных моделей для домашнего пользования такой диапазон очень скромный: 150 – 200А.
5. Снижение напряжения холостого хода – R.D.Речь о снижении напряжения до безопасного уровня 10 – 12В в момент простоя аппарата. Нужный уровень тока мгновенно возвращается при касании электродом заготовки.
6. Диаметр электродов для сварочных работ обычно находится в интервале от 1,4 мм до 6,0 мм. Этот показатель зависит от силы тока, генерируемого инвертором. Допускаемые размеры диаметра всегда указываются в технических характеристиках приборов. При покупке аппарата лучше выбирать модели хотя бы с небольшим запасом по этому критерию на всякий случай. «Всяким случаем» является риск прыжка напряжения в сети вниз.
7. Температурные условия эксплуатации. Важнейший критерий для российских регионов, особенно в холодных климатических поясах. Обычно приемлемым температурным диапазоном считаются показатели от -15°С до +40°С. Но если вы живете в регионе с холодными зимами, ищите приборы с более широкими температурными показателями. Не забывайте, что хранить инверторный аппарат нужно с учетом этих же цифр: если это склад, он должен быть отапливаемым. Заодно заметим, что сварочные аппараты в виде инверторов не любят лишней влаги из-за риска образования конденсата. Капризен не сам аппарат, капризны его электронные схемы: что есть, то есть. Температурная чувствительность считается одним из недостатков инверторов в целом.
8. Вентиляция. Кроме слишком низких или слишком высоких температур и повышенной влажности электронные схемы инверторов не любят пыли. Здесь нужно делать разницу: если профессиональные и промышленные аппараты обязательно должны иметь в своем составе специальные туннельные системы вентиляции, то для бытовых ручников эти требования не являются такими уж критичными. Тем не менее любой инвертор нужно чистить от пыли дважды в год по крайней мере.
9. Форсаж дуги – отличная дополнительная функция, полезная особенно для новичков. Это автоматическое повышение сварочного тока при приближении электрода к поверхности заготовки. В результате снижается риск залипания, повышается качество дуги, исчезают брызги расплавленного металла.
10. Горячий старт – еще одна дополнительная опция для быстрого поджига дуги: это опять автоматическое повышение силы сварочного тока, но на этот раз в момент зажигания сварочной дуги. Очень повышает общую комфортность работы и, следовательно, настроение.
11. Антиприлипание или антистик – третья дополнительная опция: в момент прикасания электрода к поверхности металлической заготовки сварочный ток автоматически отключается на очень короткое время. При отнимании электрода он сразу же восстанавливается.

График напряжения и выходного тока.

Теперь нужно решить, какие именно сварочные аппараты инверторного типа вам нужно рассмотреть с точки зрения технологического процесса сварки и режима работы.

Таких типов всего три:

• MMA – приборы для ручной дуговой сварки;
• MIG/MAG – полуавтоматические аппараты;
• TIG – автоматы для сварки в аргоне.

Третьим пакетом будут не «голые» автоматы TIG для аргонной сварки, а универсальные инверторы, позволяющие работать по разным технологиям, в том числе TIG. Нас ведь интересует обзор и выбор самого подходящего инвертора для домашнего пользования или небольшой частной мастерской – как правильно выбрать сварочный инвертор для своих нужд. Промышленными автоматами пусть занимаются крупные производства, они разберутся без нас.

Ремонт или доработка устройства скорости подачи электродной проволоки

Практически все сварочные полуавтоматы любого типа отличаются низкой надежностью механизма подачи проволоки. Именно данное место является наиболее уязвимым в их конструкции. Оно же приводит и к частым поломкам агрегата.

Выход из строя указанного узла может либо нарушить качество работы прибора, либо привести к более серьезным проблемам в его работе.

Особенности устройства полуавтоматического сварочника.

В первом случае можно обойтись банальной заменой проволоки. Однако драгоценное время все равно будет потрачено на зачистку контактной зоны насадки, из-за фиксации проволоки во время подачи.

Возникновение неисправностей, в первую очередь, свидетельствует о нарушении скорости подачи. Выходом из сложившейся ситуации будет доработка данного механизма.

Если же было принято решение сделать полуавтомат самостоятельно из инвертора своими руками, то механизм подачи сварочной проволоки тоже может быть изготовлен собственноручно.

В указанных целях нам понадобятся два подшипника. Еще одной необходимой деталью является электрический двигатель небольших габаритов.

На вал электрического моторчика следует установить ролик. Радиус данной детали составляет около 12.5 миллиметров. Подшипники устанавливаются на металлических пластинах. Именно между пластинами и располагается электродвигатель.

Сбору указанного механизма следует осуществлять на текстолитовой плите толщиной около пяти миллиметров. На ней же устанавливается и бобина со сварочной проволокой.

Дефекты сварных швов

У начинающих сварщиков часто при выполнении швов встречаются ошибки, которые приводят к появлению дефектов. Некоторые из них критичны, некоторые — нет

В любом случае, важно уметь определить ошибку, чтобы затем исправить ее.  Самые распространенные среди новичков дефекты — неодинаковая ширина шва и его неравномерное заполнение. Происходит это из-за неравномерных движений кончика электрода, изменении скорости и амплитуды движений

По мере накопления опыта эти недостатки становятся все менее заметными, через некоторое время вообще исчезают

Происходит это из-за неравномерных движений кончика электрода, изменении скорости и амплитуды движений. По мере накопления опыта эти недостатки становятся все менее заметными, через некоторое время вообще исчезают.

Другие ошибки — при выборе силы тока и величины дуги — можно определить по форме шва. На словах описать их сложно, проще изобразить. На фото ниже показаны основные дефекты формы — подрезы и неравномерное заполнение, прописаны причины, их вызвавшие.

Ошибки, которые могут возникнуть при сварке

Непровар

Одна из ошибок, которые допускают начинающие сварщики: непровар

Этот дефект состоит в неполном заполнении стыка деталей. Этот недостаток необходимо корректировать, так как он влияет на прочность соединения. Основные причины:

• недостаточный сварочный ток;
• высокая скорость движения;
• недостаточная подготовка кромок (при сварке толстых металлов).

Устраняется корректированием тока и уменьшением длины дуги. Подобрав правильно все параметры, от такого явления избавляются.

О выборе инверторного сварочного аппарата для дома и дачи читайте тут. 

Подрез

Этот дефект — канавка вдоль шва на металле. Обычно возникают при слишком длинной дуге. Шов становится широким, температуры дуги для прогрева не хватает. Металл по краям быстро застывает, образуя эти канавки. «Лечится» боле короткой дугой или корректировкой силы тока в большую сторону.

Подрез в угловом соединении

При угловом или тавровом соединении подрез образуется из-за того, что электрод больше направлен на вертикальную плоскость. Тогда металл стекает вниз, снова образуется канавка, но уже по другой причине: слишком сильном нагреве вертикальной части шва. Устраняется снижением силы тока и/или укорочением дуги.

Прожог

Это сквозное отверстие в сварном шве. Основные причины:

• чересчур большой ток сварки;
• недостаточная скорость движения;
• слишком большой зазор между кромками.

Так выглядит прожог шва при сварке

Способы исправления понятны — пробуем подобрать оптимальный сварной режим и скорость движения электрода.

Поры и наплывы

Поры выглядят как небольшие отверстия, которые могут группироваться в цепочку или быть раскиданы по всей поверхности шва. Являются недопустимым дефектом, так как значительно снижают прочность соединения.

Поры появляются:

• при недостаточной защите сварной ванны  чрезмерном количестве защитных газов (электроды низкого качества);
• сквозняке в зоне сварки, который отклоняет защитные газы и кислород попадает к расплавленному металлу;
• при наличии загрязнений и ржавчины на металле;
• недостаточной разделке кромок.

Наплывы появляются при сварке с присадочными проволоками при неправильно подобранных режимах и параметрах сварки. Представляют собой затекший металл, который не соединился с основной деталью.

Основные дефекты сварных швов

Холодные и горячие трещины

Горячие трещины появляются в процессе остывания металла. Могут быть направлены вдоль или поперек шва. Холодные появляются уже на холодном шве в тех случаях, когда нагрузки для этого типа шва чересчур велики. Холодные трещины ведут к разрушению сварного соединения. Эти недостатки лечатся только повторной сваркой. Если недостатков слишком много, шов срезают и накладывают повторно.

Холодные трещины ведут к разрушению изделия

Техника сварки инверторным аппаратом описана тут. 

Трансформаторный сварочный аппарат

Представляет собой простейший вид сварочных аппаратов. Основной его деталью является мощный трансформатор. Иногда для упрощения схемы избавляются даже от схемы регулировки напряжения, а значит соответственно и тока.

Такой аппарат имеет достаточно низкий КПД и большой вес. Основная работа по изготовлению такого сварочного аппарата связана с изготовлением корпуса для него, установки во внутрь самого трансформатора.

Очень удобным по отзывам многих пользователей является изготовление простейшей тележки на которой крепится корпус самого сварочного аппарата.

При необходимости использования постоянного напряжения для сварочных работ во внутрь корпуса устанавливается также и диодный выпрямитель.

Порядок дальнейших действий для изготовления сварочного аппарата

Удаляем с катушек всю вторичную обмотку

При этом важно не повредить первичную. Пронумеровываем каждую катушку, которую создаём

Нужны провода для сварочного аппарата, созданного своими руками. Для этого срединную катушку обматываем проводом, взятым с обмотки. На каждые 30 кругов выполняем десяток отводов. Обе катушки, которые находятся по краям, наполняем многожильным кабелем.

Делаем клемму. Используем медную трубу с диаметром в 10 миллиметров – одна сторона обжимает. Вторую надо расплющить и просверлить. Она понадобится для крепления.

На трансформаторе заменяем крепёж на более мощный, крепим клеммы. Делаем плату для ПО. Она изготавливается из текстолита. Должно быть десять отверстий, и в каждое вставляется крепёж.

Такой полученный сварочный аппарат может питаться от 220 вольт. Для этого в завершение процесса обмотки с краёв параллельно соединяют. Среднюю также подсоединяют в эту цепь последовательно. Отводы устанавливают в клеммы изготовленной платы. Ток регулируем клеммами.

Изготовить сварочный аппарат можно и другими способами. Например, хорошо известно, что сварочный аппарат делают из автомобильных аккумуляторов. Для этого берут несколько аккумуляторов, последовательно их соединяют.

При объединении аккумуляторов нужно использовать очень надёжные зажимы.

Такой вид сварочного аппарата очень придётся кстати в полевых условиях. Его можно быстро создать самостоятельно. В дело могут пойти даже отработанные аккумуляторы (недействующие).

Нужно помнить о том, что аккумуляторы быстро нагреваются, поэтому, не получится очень долг их использовать. Кроме того, нельзя забывать о том, что из них при повышенных нагрузках быстро испаряется электролит и жидкость.

За счёт аккумуляторных батарей достаточно практичным свойством является то, что такой аппарат можно поставить на зарядку на ночь. Утром он будет готов к использованию.

Трансформатор

Электрическая составляющая инвертора начинается с трансформатора. Он отвечает за понижение напряжения до рабочего уровня, безопасного для жизни, и повышения силы тока, до величины способной плавить металл. Прежде всего необходимо выбрать материал для сердечника. Это могут быть заводские стандартные пластины или самодельный каркас из листового железа. Видео в сети помогает увидеть главный принцип этой конструкции, независимо от используемых вариантов.

Сварочные трансформаторы лучше мотать из медной шины, поскольку оптимальные характеристики — это достаточная ширина и небольшое сечение. Такие параметры позволят задействовать все физические ресурсы материала. Но если такой шины нет, то можно воспользоваться проводом другого сечения. Все это влияет на степень нагрева изделия во время работы.

Трансформатор мотается вручную и состоит из двух частей: первичной и вторичной обмоток. Для инвертора своими руками подойдет:

• Феррит 7 х 7. Первичную обмотку создают из провода ПЭВ 0.3 мм, который наматывают ровно, виток к витку, 100 оборотов.
• Следующий слой — это изолирующая бумага. Подойдет лента от кассового аппарата или стеклоткань. Первая сильно темнеет при нагреве, но сохраняет свои свойства.
• Вторичную обмотку наносят в несколько уровней. Первым идет ПЭВ 1.0 мм в 15 оборотов. Поскольку витков мало, их следует распределить по всей ширине равномерно. Их покрывают лаком и слоем бумаги.
• Второй уровень состоит из ПЭВ 0.2 мм в 15 оборотов, с последующей изоляцией, аналогичной предыдущим слоям.
• Заключительный уровень изготавливается из ПЭВ 0.35 в 20 оборотов. Изолировать слои можно и второпластовой лентой.

Какой производитель лучше

Как любая продукция, сварочные аппараты, предназначаемые для бытового применения, выпущенные разными компаниями, могут отличаться друг от друга различными параметрами. В основном это касается стоимости, эксплуатационных параметров и надежности. Можно выделить несколько групп производителей сварочных инверторов.

К первой группе можно отнести компании, производящие это оборудование в Европейском союзе. Продукция этих производителей отличается производительностью и наличием таких функций, как противостояние залипанию электрода при пониженном напряжении, перегреву и пр. Устройства, которые произведены в компаниях EWM, Telvin и др. способны выдерживать высокие нагрузки, что позволяет их сравнивать с профессиональными инверторами. Цены, которые они устанавливают на свою продукцию отвечают качеству исполнения аппаратов, длительности их работы. Если выбрать инверторный сварочный аппарат европейского производства, то это значит что с ним не будет хлопот в эксплуатации.

Сварочники инверторного типа произведенные на территории нашей страны можно назвать оптимальным решением для тех, кто хочет использовать сварочный аппарат лучше для дома, чем для производства.

Продукция российского производства отличается надежностью, простотой в эксплуатации. Это в полной мере относится к продукции компаний Сварог, Патона и многих других. Кстати, не очень честные предприниматели, могут заниматься подделкой продукции ведущих отечественных и европейских производителей. Предлагаемые ими аппараты полностью копируют внешний вид оборудования, но уже в первые часы эксплуатации начинается запах горелой изоляции, а установленная электронная схема работает нестабильно, что приводит к появлению непроваров, пережогов и пр. Производители из России выставляют цены бюджетного уровня и выбирая отечественного производителя сварочных инверторов, можно быть уверенным в качестве и простоте работы.

Производители из Китая предлагают на рынке множество оборудования, нацеленное на использование для бытовых нужд. Но покупка подобного аппарата больше похоже на русскую рулетку – аппарат будет работать нормально или со сбоями, например, при низком напряжении электрод будет прилипать к заготовке.

Между тем то оборудование, которое производят на серийных заводах, имеет вполне достойное качество. Это относится к торговой марке Ресанта.

Определиться с тем какой инверторный сварочный аппарат лучше, наверное, может только тот, который будет на нем работать.