Довольно часто возникает потребность в проведении сварочных работ в домашних условиях. Как правило, это небольшие объемы, выполняемые от случая к случаю. Поскольку сварочные аппараты заводского изготовления стоят очень дорого, многие мастера предпочитают изготавливать их различными способами из подручных материалов. Неплохим вариантом заводского аналога считается контактная сварка своими руками из инвертора, обеспечивающая высокое качество работ за сравнительно низкую себестоимость.
Устройство и принцип работы контактной сварки
Принцип действия любого точечного сварочного аппарата заключается в нагревании электротоком в определенных местах металлических деталей, их последующем расплавлении, смешивании между собой и застывании. В результате, в местах застывания обоих металлов образуется сварочный шов. В процессе работы обе детали надежно сжимаются и фиксируются электродами, на которые подается электрический ток.
Для выполнения контактной сварки в домашних условиях потребуются мощные источники питания, что может привести к перегреванию и выходу из строя бытовой электропроводки. В связи с этим рекомендуется заранее проверить состояние проводки и заменить ее, если это необходимо.
При выполнении точечной сварки две заготовки соединяются между собой по прилегающим краям. Данный способ очень эффективен для работы с небольшими деталями, тонкими металлическими листами и прутками, диаметром до 5 мм.
Соединение поверхностей выполняется одним из трех способов:
- При использовании метода оплавления все детали, предназначенные для сварки, соединяются и нагреваются действием электрического тока до их расплавления. Данная технология широко используется в работе с цветными металлами, низкоуглеродистыми сталями, латунными и медными заготовками. В других областях этот метод применяется крайне редко из-за высоких требований к температурному режиму и отсутствию примесей в местах соединений. Точно так же работает и самодельная контактная сварка из сварочного аппарата.
- Непрерывная сварка заготовок методом оплавки выполняется с применением сварочных клещей. Соединение деталей происходит в момент включения тока. После оплавления краев монтируемых деталей, выполняется их осадка, а подача тока прекращается. Данным способом свариваются тонкостенные трубопроводы и заготовки с различной структурой. Основным недостатком этого метода является вероятность вытекания металла из сварочного шва и появление угарного газа.
- Третий способ представляет собой прерывистую оплавку, при выполнении которой обеспечивается поочередное плотное или ослабленное соприкосновение заготовок. Сварочная линия замыкается в области соединения зажимными клещами до поднятия их температуры к отметке 950 градусов. Данный метод применяется, если мощность сварочного устройства изначально недостаточна для выполнения непрерывной оплавки.
Подготовка деталей и сборка точечной сварки
Стандартная конструкция контактного сварочного аппарата состоит из силовой части, автоматического выключателя и защитного устройства. В свою очередь силовая часть включает в себя сварочный трансформатор и тиристорный пускатель, с помощью которых подключается первичная обмотка. Весь инвертор целиком не понадобится для самодельного сварочного аппарата, из него необходимо лишь взять основные детали. Это трансформатор с блоком питания, система управления и выключатель.
При изготовлении точечной сварки в первую очередь с трансформатора нужно снять вторичную обмотку, поскольку она совсем не используется во время работы. Главное при снятие обмотки сохранить в целость первичной обмотки. Вместо удаленной вторичной обмотки накладывается другая, сделанная из толстого медного провода, сечением примерно 2-3 см. Затем она обматывается изоляционной бумагой и покрывается лаком с целью дополнительной изоляции и фиксации.
Затем проверяется направление каждой обмотки с помощью обычного вольтметра. Во вновь созданной цепи не должно быть коротких замыканий. После этого определяется сила тока. Данная процедура является обязательной для всех подобных устройств с двумя и более обмотками. Значение силы тока не должно быть более 2-х килоампер. В случае превышения установленного уровня, ее необходимо уменьшить.
Во время подготовки трансформаторной катушки и наматывания вторичной обмотки рекомендуется соблюдать обязательные правила. Для расчета количества витков можно воспользоваться формулой N = 50/S, в которой N является количеством витков, а S площадью сердечника (см2). Ускорить вычисления поможет онлайн калькулятор расчета катушки индуктивности. Поскольку в конструкции применяются детали от инвертора, то вначале определяются параметры первичной катушки, производятся необходимые расчеты и только потом можно изготавливать вторичную обмотку.
Следует обратить внимание на заземление обеих обмоток. Это связано с высокой мощностью получаемого тока, который может оказаться смертельно опасным при контакте с деталями, находящимися под напряжением. Наряду с тщательной изоляцией, большое значение имеет плотная укладка витков. Иначе могут возникнуть межвитковые замыкания и провода перегорят в результате перегрева. Необходимо позаботиться и об охлаждении трансформатора. Вполне возможно потребуется устанавливать дополнительную систему охлаждения, в состав которой входят радиаторы, обдуваемые вентиляторами.
Дополнительные элементы сварочного аппарата
Следующим этапом после изготовления трансформатора будет изготовление контактных клещей. От качества их изготовления во многом зависит, как станет работать контактная сварка из инвертора. Конструкция клещей выбирается в зависимости от специфики будущих сварочных работ. Захватное устройство изготавливается в соответствии с системой привода и размерами соединяемых деталей.
Важнейшей деталью клещей считаются контактные наконечники. Можно использовать медные наконечники от паяльника или приобрести уже готовые изделия. Следует учитывать и то, что они не должны плавиться во время работы, поэтому для их изготовления должен применяться тугоплавкий металл. Обычно используются прутки диаметром около 15 мм. Диаметр подключаемого кабеля всегда меньше диаметра наконечников.
Провода соединяются с электродами с помощью обычных медных наконечников. Непосредственное соединение осуществляется болтами или пайкой, что значительно снижает вероятность окисления в местах контактактов. Пайка чаще всего используется в маломощных аппаратах, позволяя исключить неправильные соединения, вызывающие нарушения тока на выходе устройства.
Основным преимуществом болтовых соединений является возможность быстрой замены деталей, вышедших из строя, без проведения дополнительных работ по пайке. Все болты и гайки должны быть медными. Если же предполагается накладывать соединительные швы с большой протяженностью, в этом случае наконечники оснащаются специальными роликами.
После изготовления клещей наступает время для решения не менее сложной задачи обеспечение необходимого давления электродов в точке сваривания деталей. Основная сложность связана с тем, что вручную невозможно создать высокое и равномерное давление. Если другие варианты не рассматриваются, то лучше всего изначально отказаться от изготовления точечной сварки из инвертора, потому что эффективность такого аппарата будет крайне низкой.
В промышленности эта проблема успешно решается путем использования усилителей на основе пневматических или гидравлических систем. В домашних условиях изготовить такие приспособления практически невозможно. Для самодельной точечной сварки лучше всего подойдет система, работающая на сжатом воздухе, которая приводится в действие обычным пневматическим компрессором. Наиболее оптимальным максимальным показателем, необходимым для нормальной работы, будет усилие на концах электродов, составляющее 100 кг и более. Изменение давления происходит с помощью отдельного регулятора, который может быть встроен и в общую систему управления.
На завершающем этапе сборки контактной сварки из инвертора остается лишь смонтировать всю систему. Для монтажа рекомендуется воспользоваться уже готовыми элементами, что существенно упрощает сборку и улучшает эксплуатационные характеристики. Все недостающие детали находятся в инверторе, из которого уже был взят трансформатор.
Емкость конденсаторов, установленных в инверторе, может быть недостаточной для нормальной работы. Поэтому в случае необходимости они заменяются другими деталями, наиболее подходящими по своим параметрам. Далее выполняется ступенчатая регулировка тока, на точность которой влияют технические характеристики вторичной обмотки. Путем таких регулировок можно создать оборудование, способное работать в различных режимах.