Сварочный полуавтомат в углекислотной газовой среде

Сварочный полуавтомат в углекислотной газовой среде

с автоматической подачей сварочной проволоки

(статья опубликована в журнале "РадиоХобби N3'02")

Вниманию любителей «починять» 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 устройстваАвтолюбители 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.Режимы сварки в углекислом газе Таб.1

18sshot-1

Схема аппарата приведена на рис.1.

18sshot-2

Его основа – мощный сварочный трансформатор Т1, который подключается к сети 220 В 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... 21 В.
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 при помощи своей программы «Трансформаторный калькулятор» (http://radioam.chat.ru/zip/tr_calc.zip;  
http://radioam.nm.ru/zip/tr_calc.zip ), которая использует усредненный расчет сетевых трансформаторов 220В-50 Гц –
см. рис.2.

18sshot-3

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.

Большинство узлов схемы аппарата размещены в металлическом корпусе на колесиках (обведенное штриховой
линией на схеме), сварочное напряжение снимается с контактных болтов, выведенных в стенку этого корпуса, а
остальное размещено так, см. рис.4:

18sshot-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.

Copyright 2009-2014.AC VSF