Сварочный полуавтомат: классификация аппаратов, виды и выбор инверторных и проволочных бытовых устройств

Сварочный полуавтомат

Этот сварочный агрегат представляет собой аппарат с неполным циклом автоматики. Процесс сварки происходит в инертном газе (аргоне), активном (углекислом) или в смеси газов. Принцип сварки заключается в том, что в полуавтомате электрическая дуга, производимая постоянным электрическим током, всегда горит между изделием и сварочной проволокой. Во время работы через горелку газ перекрывает зону сварки, создавая защиту от воздействия воздуха. Такие полуавтоматы хороши в работе с листовым металлом.

Полуавтомат позволяет значительно сокращать время работы, увеличивать качество сварных соединений. Популярная модель сварочного полуавтомата MIG MAG работает совместно с механизмом протягивания сварочной проволоки. Устройство должно находиться в самом сварочном аппарате в его корпусе либо быть выносным и подключаться по необходимости к источнику питания посредством силового кабеля.

Намотанная на бобину проволока должна располагаться в катушке полуавтомата и затем пропускаться через механизм подачи проволоки в специальный канал. К нему прикреплена сварочная горелка, от баллона подача газа идет к горелке по специально прикрепленной трубочке. Можно использовать и порошковую проволоку и в этом случае газовый баллон не понадобится.

Вылет проволоки

Вылет проволоки – это расстояние между концом наконечника и концом проволоки. При использовании углекислоты или смесей, сохраняйте вылет от 0.6 мм до 1 см. Слишком длинный вылет ослабит арку. Чем меньше вылет проволоки, тем стабильнее электрическая дуга и тем лучшее проникновение будет получаться даже с низким напряжением. Таким образом, лучший вылет проволоки – как можно более короткий. Однако, вылет проволоки может зависеть от того, насколько наконечник горелки углублен внутрь газового сопла. Чем больше наконечник углублён в сопло, тем длиннее должен быть вылет проволоки.

Сборка выпрямителя на основе диодного моста

Схема диодного моста

Изготовление самодельного полуавтомата, запитанного на бытовую сеть переменного тока, требует установки диодного моста. Комплектация устройством выпрямления вторичного напряжения однофазного трансформатора графически выглядит как симметричный перенос нижних синусоид относительно оси абсцисс в верхние квадранты системы координат.

После выпрямляющего устройства пульсация напряжения достигает 100 Гц. Дважды за период неконтролируемое падение напряжения с максимума до нулевого значения не способно поддерживать стабильное горение и розжиг сварочной дуги. Этот изъян устраняет фильтр, устройство, призванное сгладить скачки пульсации напряжения.

https://youtube.com/watch?v=5NLP2djACog

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.

Электрическая схема 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.

Внешний вид самодельного полуавтоматического сварочника

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.

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.

Полуавтомат из инвертора

Существует несколько способов, как можно из инвертора сделать рабочий полуавтомат. Мы перечислим самые интересные, на наш взгляд. Вы сможете воплотить их в домашних условиях, обладая базовыми знаниями в области электротехники.

Способ №1

Чтобы сделать инверторный сварочный полуавтомат своими руками, вам понадобится «донор». Без него сделать полуавтомат просто не получится. В качестве «донора» возьмите не самый слабый инвертор для ММА сварки. Он обязательно должен быть рабочим, и без проблем выполнять обычные сварочные операции.

Вам необходимо изменить вольт-амперные характеристики выбранного вами инвертора, чтобы он мог работать в режиме полуавтоматической сварки. Для этого можно использовать ШИМ-контроллер. Однако, этот вариант очень трудоемкий и не подойдет для тех, кто не силен в электротехнике.

Поэтому, чтобы собрать сварочный полуавтомат из инвертора своими руками, мы рекомендуем сделать дроссель. Для этого подойдет дроссель от лампы дневного света. И после дросселя нужно взять напряжение на обратную связь. Посмотрите ролик ниже, где подробно рассказывается суть этого способа. Там же в ролике есть понятная схема.

Способ №2

Второй способ крайне прост и подойдет для тех, кто обладает определенной инверторнойсваркой.Дело в том, что в продаже существуют инверторы, способные переключаться в режим с жестким изменением вольт-амперной характеристики.Если вы обладатель именно такого инвертора, то можете только порадоваться за себя.Чтобы превратить такой аппарат в полуавтомат, вам достаточно докупить внешний подающий механизм.

В комплекте с механизмом должны быть все необходимые кабели и разъемы. Вам достаточно без проблем подключить подающий механизм подачи сварочной проволоки к сварочному инвертору и можно варить. Можно считать, что в данном случае подающий механизм работает как приставка к инвертору для полуавтоматической сварки. Посмотрите видео ниже, где автор рассказывает про свой инвертор, к которому он подключил подающий механизм.

Способ №3

Последний способ превращения из сварочного инвертора в полуавтомат своими руками потребует некоторых знаний и навыков. В этом случае вам так же понадобится инвертор-донор. Учтите, что подойдет не любой аппарат. Вам нужен инвертор с компоновкой ZX-7. На выходе у него должен быть шунт, а на «первичке» должен быть трансформатор тока. Еще лучше, если у аппарата не будет никаких дополнительных функций вроде горячего старта или форсажа дуги.

Вам так же необходимо изменить вольт-амперные характеристики, а еще установить настройку нарастания тока. Дальнейшие действия напрямую зависят от схемы вашего инвертора. Так что не ленитесь найти темы на различных форумах, посвященных переделке инвертора в полуавтомат. Посмотрите видео ниже с тестом такого самодельного аппарата.

Последовательность сборки самодельного полуавтомата

Подающий механизм

Согласно информации от мастеров-умельцев, одной из самых сложных задач при самостоятельном изготовлении сварочного аппарата полуавтоматического принципа действия является создание надежного и эффективного механизма подачи проволоки. В общем случае он представляет собой катушку, соединенную с валом маломощного электропривода посредством прижимного роликового устройства. Бывает достаточным применение электродвигателя, устанавливаемого на дворники ветрового стекла автомобиля. При выборе привода следует отдавать предпочтение двигателям одностороннего вращения.

Все элементы подающего механизма монтируются на толстостенной текстолитовой пластине (толщиной не менее 8-10 мм). Катушка фиксируется посредством одного-двух шарикоподшипников на валу соответствующего диаметра, закрепленного в корпусе. На вал электродвигателя насаживается ролик, который с двух сторон фиксируется шариковыми подшипниками. На выходе узла необходимо установить направляющую с диаметром отверстия чуть большим, нежели размер используемой проволоки.

Функционирование регулятора подачи проволоки осуществляется следующим образом:

Проволока со свободно закрепленной катушки протягивается через направляющий элемент и прижимается с оптимальным усилием одним из роликов. Усилие должно быть таковым, чтобы обеспечивалось протягивание сварочной проволоки без проскальзывания, но не чрезмерным, способным привести к увеличению механической нагрузки на электропривод, что может легко вывести его из строя. Для такого эффекта следует использовать пружину на регулируемом резьбовом соединении.

Схему управления подачей проволоки лучше всего реализовать посредством классического тиристорного блока с диодным мостом, рассчитанным на ток, превышающий значение в 10А. При прочих выполненных условиях данный узел способен подавать сварочную проволоку большинства типоразмеров, используемых при бытовой сварке (от 0.8 до 1.6 мм), причем скорость протяжки можно регулировать самому (в зависимости от диаметра расходного материала).

Доработка заводского инвертора

Переделка схемы сварочного полуавтомата из агрегата инверторного типа заключается в доработке его трансформатора. Для этого необходимо обмотать его первичную катушку полосой из тонкой меди в термоизоляционной обмотке. Обычный медный провод нельзя использовать в этих целях ввиду высоких температур, способных привести к повреждению ПВХ-изоляции.

Катушку вторичной цепи трансформатора также следует адаптировать под новые задачи, намотав для этого поверх существующей обмотки три слоя такой же проволоки, изолируемых между собой фторопластовой лентой. Для увеличения проводимости токов необходимо спаять между собой стандартные выводы катушки с дополнительными обмотками.

Горелка

Этот элемент для полуавтоматической сварки можно сделать самостоятельно. Но лучше воспользоваться готовыми заводскими решениями производителей данного оборудования, установив в самодельный сварочный аппарат стандартную горелку, оснащенную сварочными рукавами (для инертного газа и проволоки), поскольку этот узел является одним из самых ответственных за качество осуществляемых сварочных процессов.

Баллон

Конечно, лучше использовать стандартный баллон с инертным газом, поскольку только такой продукт способен соответствовать всем требованиям безопасности. Однако подобные емкости чрезмерно громоздки и достаточно дороги, поэтому многие домашние умельцы нашли выход: для нечастой эксплуатации полуавтоматического сварочника в качестве баллона (только для углекислого газа) применяют огнетушитель, соединенный с редуктором с помощью специального резьбового переходника.

Устройство полуавтомата

Устройство сварочного полуавтомата и его состав практически не зависят от назначения и сферы применения. Основные компоненты, входящие в состав такого оборудования:

источник питания с блоком управления, панелью индикации и органами ручной настройки;
кабель-шланг для подачи проволоки, газа и тока в зону сварки (сварочный рукав) и кабель для подсоединения к «массе»;
сварочная горелка;
устройство автоматической подачи сварочной проволоки;
емкость с инертным или активным газом и газовое оборудование к ней.
Рисунок 1 — Сварочный полуавтомат

Кроме того, продавцы сварочной техники предлагают различные дополнительные устройства для полуавтоматической дуговой сварки, в том числе размоточные приспособления, оснастку для сварки трубопроводов, стойки для рукавов, защитные экраны, вытяжки и многое другое.

Источники питания

Полуавтоматы, в основном, предназначены для работы на постоянном токе, поэтому в качестве источников питания в них используются либо выпрямители, либо инверторы. Первые относительно дешевы, но имеют значительные габариты, ограниченные возможности по регулировке тока и проблемы с его пульсациями. Инверторные источники значительно дороже, но лишены всех этих недостатков. Они позволяют получать на выходе формы и уровни сварочных токов для различных режимов и конкретных типов металлов и сплавов, а также оснащены автоматической регулировкой индуктивности.

Сварочный рукав

Сварочный рукав (кабель-шланг) служит для подачи в зону сварки защитного газа, присадочной проволоки, тока и охлаждающей жидкости. Одним концом он присоединяется к самому полуавтомату, а вторым — к горелке. Сварочный рукав представляет собой гибкий шланг, внутри которого по центру расположен канал подачи сварочной проволоки, а вокруг него — трубки для защитного газа и охлаждающей воды (только в некоторых устройствах), а также жилы силового кабеля и провода системы управления.

Рисунок 2 — Унифицированный евроразъем

На рисунке (см. выше) показан унифицированный «евроразъем» для подключения такого кабеля-шланга. Большой штуцер (закрыт заглушкой) — это выход сварочной проволоки, малый (справа от него) — подача газа. Два небольших контакта сверху — для управления переключениями режимов. К плоской нижней части разъема подключены силовые провода для подачи сварочного тока, а к резьбовому фиксатору — заземление.

К сварочным рукавам предъявляются очень высокие эксплуатационные требования. Поэтому они достаточно дороги, кроме того, их длина влияет на стоимость комплекта оборудования. Но, с другой стороны, длина кабель-шланга определяет технические возможности полуавтомата при работе в условиях сложного доступа к месту выполнения работ.

Горелка

Горелка сварочного полуавтомата — это рабочий инструмент сварщика, с помощью которого он непосредственно осуществляет процесс сварки. Горелка подсоединяется к кабель-шлангу и таким образом в нее выводятся все трубки, каналы и провода, идущие от основного блока сварочного полуавтомата. Базовые компоненты горелки — рукоятка и направляющая трубка (см. рис. ниже). На рукоятке расположен переключатель режимов сварки, а на конце направляющей трубки монтируется рассеиватель газа, контактный наконечник (через него проходит проволока) и сопло.

Рисунок 3 — Устройство горелки

По принципу работы с движущейся проволокой горелки делятся на три типа:

Предназначенные для толкающих механизмов. Горелка не имеет собственного привода, поступательное движение обеспечивает механизм, расположенный в основном блоке полуавтомата.
Приводные. В рукоятку горелки встроен двигатель, тянущий проволоку. Конструкция и принцип работы такого привода подобны механизму на основном блоке.
Комбинированные («тяни-толкай»). При работе используется как толкающий механизм на полуавтомате, так и тянущий на горелке.

Подача проволоки

Сварочная проволока поставляется в виде бобин различного размера и бухт, с медным покрытием и без него. Устройство подачи проволоки сварочных полуавтоматов состоит из блока установки бобины с механическим стабилизатором размотки и роликового подающего механизма. На ведущие ролики нанесены канавки, соответствующие диаметру проволоки. Вращение механизма подачи осуществляется электродвигателем, управляемым контроллером полуавтомата. Прижим и натяжение проволоки регулируются вручную (см. на рис. ниже черную рукоятку справа вверху).

Рисунок 4 — Механизм подачи

Подающие механизмы бывают двух типов: с двумя роликами (ведущий и прижимной) и с четырьмя роликами. Последние разработаны для использования с мягкими и порошковыми проволоками.

Из сварочного трансформатора

Если в Вашем распоряжении есть старый сварочный трансформатор, он может послужить основой для сборки своими руками полуавтоматического аппарата.

Если старый аппарат имеет выпрямитель и успешно варит постоянным током, в этой части больше ничего делать не надо. Если же это просто трансформатор для сварки переменным током, его следует доработать.

Диодный мост

Для того чтобы получить источник постоянного тока сварки, трансформатор необходимо укомплектовать диодным мостом и фильтром. Диодная сборка выпрямляет вторичное напряжение, фильтр сглаживает пульсации, поддерживая стабильное горение дуги.

Выпрямленное напряжение однофазного трансформатора имеет вид синусоиды, нижние полуволны которой отражены симметрично оси абсцисс и перемещены в верхние квадранты системы координат.

По сути, это пульсирующее с частотой 100 герц напряжение, два раза за период достигающее нулевого значения. Использование такого напряжения для сварки в качестве постоянного, приводит к нестабильному горению дуги. Для устранения этого явления требуется фильтр, сглаживающий провалы напряжения.

Фильтр

Фильтр состоит из дросселя, включенного в сварочную цепь последовательно, и конденсатора, включенного параллельно. Такая комбинация индуктивности и ёмкости называется Г – образным фильтром, потому что на схеме, подключенные таким образом элементы образуют букву Г.

Конденсатор для будущего полуавтомата нужен электролитический, полярный, ёмкостью 10000 микрофарад, чем больше, тем лучше. Напряжение конденсатора должно быть не менее 100 вольт, чтобы имелся хороший запас. Можно спаять несколько конденсаторов параллельно, ёмкость при этом суммируется.

Дроссель

Для намотки дросселя своими руками нужно найти старый трансформатор подходящих размеров. Хорошо подходит для этой цели трансформатор питания от старых ламповых цветных телевизоров, мощностью не менее 250 ватт.

Трансформатор имеет две катушки на овальном замкнутом сердечнике, состоящем из двух половинок. Трансформатор разбирается, катушки снимаются, старый провод с них удаляется.

Для намотки подбирается подходящая медная шина плоского сечения. На каждую катушку вместо снятого провода руками наматывается два слоя витков медной шиной. На катушке должно получиться 15 – 20 витков.

После этого, стальной сердечник собирается, катушки ставятся на место, между половинками сердечника вставляется текстолитовая прокладка толщиной 1,5 мм. Катушки соединяются последовательно.

Протяжка

Механизм протяжки проволоки для полуавтомата можно соорудить своими руками, используя небольшие подшипники и электродвигатель от автомобильных дворников.

Но лучше купить в сборе готовый, он продаётся как запчасть к сварочным полуавтоматам. Также придётся купить горелку и рукав, по которому будет подаваться проволока и газ.

Как наладить механизм подачи?

Схемы самодельных сварочных аппаратов подразумевают наличие специального механизма подачи сварочной проволоки для полуавтоматов. Если нет заготовки данного элемента, можно собрать его самостоятельно по чертежам.

Для этого потребуется взять два подшипника, величина которых должна соответствовать типоразмеру 6202, также понадобится электродвигатель от автомобильных дворников, причем чем меньше будет его размер, тем лучше.

Когда будет производиться выбор сварочного аппарата и его соответствие схеме сварочного полуавтомата, необходимо тщательно проверить, чтобы он вращался строго в одном направлении. Помимо этого, нужно будет взять ролик с диаметром ровно 25 мм. Его насаживают поверх резьбы на вал электромотора. Все нестандартные элементы конструкции производятся самостоятельно – так в последующем будет гораздо легче производить ремонт сварочных полуавтоматов своими руками.

Механизм подачи включает в себя две пластины, на которых установлены подшипники. Между ними находится ролик с подключенным к нему электродвигателем. Пластины сжимаются за счет пружины, этот же элемент схемы самодельного механизма подачи позволяет прижимать подшипники к ролику. Сборка механизма производится на специальной текстолитовой пластине, ее толщина составляет порядка 5 мм. Делают это таким образом, чтобы сварочная проволока выходила из механизма в районе разъема.

Этот разъем, в свою очередь, будет подключаться к сварочному рукаву, установленному на передней части корпуса. К этой же пластине подключается катушка с намотанной проволокой. Чтобы катушка хорошо держалась на механизме подачи, под нее делают специальный вал, который крепится перпендикулярно к текстолитовой пластине. С краю у вала должна быть нарезана резьба, чтобы катушка как можно плотнее садилась на него.

Принципиальная схема сварочного полуавтомата, изготовленного самостоятельно, отличается практичностью, надежностью и экономичностью. Стоит отметить, что наверняка конструкция будет выглядеть не слишком привлекательно, однако по своим эксплуатационным характеристикам она практически ничем не будет отличаться от профессионального промышленного оборудования.

Все элементы, расположенные в механизме подачи, рассчитаны под стандартную катушку. Однако у данной конструкции имеется один серьезный недостаток – сварочные работы будут производиться без газа.

Проблемы и ошибки

В случае слепого копирования усредненных данных по настройкам оборудования, которые приведены в разных справочниках и таблицах, не исключены проблемы и промахи. Вина здесь полностью лежит на сварщике

Важно учитывать не только рекомендации, но и тонкости выполнения каждой конкретной задачи

Внимание к мелочам и творческий подход являются залогом успешного выполнения работы

Опытные специалисты сразу улавливают некорректность работы оборудования. Вот некоторые из признаков:

щелчки и потрескивания свидетельствуют о недостаточно высокой скорости подачи расходного материала;
если припой начинает плавиться возле самого наконечника на приличном удалении от места стыка, то скорость его подачи является низкой;
слишком много брызг: нужно увеличить показатели индуктивности и подачи газа;

шов изобилует оттенками зеленого или коричневого и получается пористым – недостаточно хорошая газовая защита;
непроваренные, равно как и прожженные участки говорят о необходимости регулировки напряжения. Не исключено, что требуется повернуть регулятор индуктивности;
сочетание непроваров, неустойчивости дуги и неоднородного шва – ослаб контакт массы или в сварочной среде много разного мусора (возможно из-за плохо подготовленной к работе поверхности заготовок);
зазубрины и неодинаковая полнота валика нарушена скорость ведения горелки по шву;
прерывистый шов + избыточное разбрызгивание – длина дуги очень большая.

Сварочный полуавтомат для газовой среды

Сварочный полуавтомат предназначенный для работы в защитной газовой среде это новый, набирающий популярность вид сварки. За последние 20 лет использование данного вида сварки достигло больших масштабов.

Этот тип сварки предполагает два вида работ это:

MIG (Metal Insert Gas) — сваривание происходит с воздействием инертного газа, к примеру аргона, а также других видов газовых смесей.

MAG (Metal Active Gas) — процесс сваривания металла с использованием активного газа, к примеру это углекислый газ.

Использование газовых баллонов не позволяет мобильно произвести сварку в любых условиях, однако при стационарном использовании этот вид сварки самый лучший и аналогов у него нет.

Процесс сварки осуществляется при подаче электродной проволоки, в состав которой входит кремний и марганец в зону сварки совместно с углекислым газом.

Таким образом создается защитная среда для электрода и сварочно поверхности от действия окружающей среды.

Преимущество данной сварки это возможность контролировать процесс, также к достоинствам сварки в газовой среде относят экономию времени, потому как при безгазовой сварке необходимо менять электроды и очищать сварочные швы от шлака.

Качество работ с использованием защитной газовой среды намного превосходит безгазовую сварку, но и здесь есть небольшие нюансы.

Рассмотрим их на примере качества швов. При использовании активного газа СО2 шов будет иметь чешуйчатый внешний вид и граты т.е. эффект прилипших шариков. В то же время при использовании смеси газов аргона в количестве 80% и углекислого газа 20% соответственно шов имеет гладкую и ровную поверхность, не требующую дополнительной обработки.

В последние годы для работы сварочных автоматов полуавтоматического типа получило широкое распространение применение инверторные типы источников питания вместо источника переменного тока. Это обусловлено такими плюсами как:

Малый вес прибора
Плавная регулировка напряжения, а значит безопасность выполнения работы
Низкая нагрузка на электросеть, что в свою очередь приводит к бесперебойной работе других электро потребляющих приборов в помещении.

Для чего предназначен сварочный аппарат полуавтомат, каковы его характеристики и как его выбрать