Текст книги "Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка"

Этот ЭСА позволяет сваривать листовой металл толщиной до 1 мм, прутки и проволоку диаметром до 4 мм. При питании от сети 220 В выходное напряжение холостого хода составляет 4–6 В, а максимальный импульсный сварочный ток – до 1500 А.

Его схема (рис. 67, а) содержит три узла: сварочный трансформатор, полупроводниковый тиристорный ключ и устройство выдержки времени, обеспечивающее требуемую длительность сварочного импульса.

Первичная обмотка СТ Т2 подключена к сети через тиристорный бесконтактный пускатель Р1 типа МТТ4К и автоматический выключатель SA1. Реле времени собрано на трансформаторе Тр1, диодном мосте КЦ402, электролитических конденсаторах С1—С6, реле К1 и коммутирующих переключателях.

В положении, показанном на схеме при включении сетевого питания автоматом SA1, конденсаторы С1—С6 начинают заряжаться до напряжения 15–30 В. Конденсаторы подключаются к диодному мосту при помощи переключателя П2К с независимой фиксацией, что позволяет подключать различное количество конденсаторов. Величиной емкости, а следовательно, и запасенной ею энергией определяется время удержания реле РЭС в замкнутом состоянии. С целью уменьшения количества конденсаторов и переключателей П2К для подборки времени цикла сварки их можно собирать в параллельную цепь.

В цепи заряда конденсаторов установлен резистор R1, ограничивающий зарядный ток конденсаторов в начальный момент зарядки. Это позволяет увеличить срок службы конденсаторов. Грубую подстройку тока сварки осуществляют путем переключения отводов силового трансформатора Т2. Более точное время цикла сварки подбирают переменным резистором R2.

Зарядка конденсаторов происходит через нормально замкнутый контакт кнопки SA2. При нажатии на кнопку SA2 замыкается ее нормально разомкнутый контакт, который подключает реле К1 к конденсаторному блоку. Нормально замкнутый контакт в это время размыкается, что препятствует подключению реле К1 непосредственно к выпрямительному мосту. При разряде времязадающих конденсаторов реле срабатывает, своими контактами замыкает управляющие контакты тиристорного реле Р1, которое и включает сварочный трансформатор. После того как конденсаторы разрядятся, реле отключится, сварочный импульс прекратится. Для подготовки к следующему импульсу кнопку КН1 нужно отпустить.

В качестве реле К1 подойдет герконовое реле типа РЭС42, РЭС43 или подобное с напряжением срабатывания 15–20 В. При этом чем меньший ток срабатывания реле, тем больше выдержка времени. Ток между контактами 4 и 5 тиристорного пускателя не превышает 100 мА, поэтому подойдет любое слаботочное реле.

Ориентировочные номиналы емкостей C1 и С2 по 47,0 мкФ, С3, С4 – 100,0 мкФ, С5 и С6 – 470,0 мкФ; все емкости – на рабочее напряжение не ниже зарядного 30 В. С таким набором время цикла сварки путем прохождения силового тока через ключ МТТ4К 80-8 может меняться от единиц до десятков периодов сетевого напряжения.

Рис. 67. Принципиальная схема ЭСА: а – основные узлы ЭСА; б – количество витков; в – схема силового ключа МТТ4К

Функционально предлагаемое устройство состоит из трех узлов: блока управления; сварочного трансформатора; контактно-сварочного узла.

Для изготовления блока управления понадобится трансформатор мощностью 10–20 Вт с напряжением сетевой обмотки 220 В, 50 Гц и напряжением вторичной обмотки 20–25 В; набор электролитических конденсаторов типа К50-35; реле герконовое типа РЭС42; РЭС43; РЭС55 или другое электромеханическое с малым током срабатывания и рабочим напряжением 15–25 В; кнопка переключающая типа КМ-1 или другая; блок переключателей типа П2К независимого включения на 6 позиций для подключения конденсаторов; переменный резистор мощностью 1–3 Вт группы А или проволочный; диодный мост типа КЦ402—КЦ407. Выпрямительный мост можно собрать и из отдельных диодов с подходящими параметрами.

Основной деталью блока управления является силовой ключ МТТ4К – однофазный бесконтактный тиристорный пускатель на ток 40–80 А и напряжением 600–800 В, выпускаемый ООО «Элемент-Преобразователь» (г. Запорожье). Схема этого модуля достаточно проста (рис. 67, в) и содержит два тиристора, включенных встречно-параллельно, два диода и резистор. Контакты 1 и 3 коммутируют нагрузку в то время, когда замкнуты контакты 4 и 5. В данном случае они замыкаются при помощи контактной группы реле К1. Если купить заводской ключ не удалось, его можно составить самостоятельно. В этой схеме можно применять тиристоры типа Т122, Т131, Т132 и т. п., диоды КД105, КД208, КД209, КД226 и т. п. Величину сопротивления – 10–20 Ом – нужно будет подобрать в режиме отладки для надежного срабатывания ключа.

Для изготовления силового сварочного трансформатора Т2 подойдет магнитопровод от неисправного ЛАТРа на 2,5 А. Удалив старую обмотку, вырезаем из электрокартона толщиной 0,5–1,0 мм две шайбы, которые накладываем на торцы магнитопровода с напуском 1–2 мм по внутреннему и наружному диаметру с последующим бандажированием лакотканью или подобным материалом. Желательно использовать не менее трех слоев бандажа. Диаметр провода сетевой обмотки выбран 1,2–1,5 мм, желательно в тканевой изоляции для более качественной пропитки лаком. Провод укладываем виток к витку равномерно по всему периметру магнитопровода. Количество витков показано на рис. 67, б (с помощью отводов можно осуществлять грубую регулировку сварочного тока). После намотки первичной обмотки ее бандажируют хлопчатобумажной лентой и пропитывают лаком типа КС521, ЭП730 или аналогичным.

Вторичная обмотка содержит 4–7 витков медного многожильного провода диаметром не менее 20 мм и сечением не менее 300 мм² в кремнийорганической изоляции или аналогичного жгута. На концы обмотки следует надеть соответствующие наконечники с последующим пропаиванием для достижения минимального сопротивления контактного перехода.

Контактно-сварочный узел изготавливают по тому же принципу, что и в предыдущей конструкции. Материалом для электродов может служить медь, бериллиевая бронза и их заменители. Для создания качественного сварочного ядра контактная площадь электрода должна быть минимальной. Также необходимо обеспечить плотное прилегание и сжатие свариваемых деталей силой не менее 20 кг/см² (это усилие подбирают при отработке технологического процесса).

При сборке устройства особое внимание надо уделить качеству соединений для получения минимальных потерь на переходных сопротивлениях контактов.

Необходимо установить силовой ключ МТТ4К на радиатор охлаждения площадью 400–600 см² или использовать теплоотводящую площадь корпуса устройства, не забывая о том, что на силовых контактах и контактах управления присутствует сетевое напряжение. Для защиты от аварийных ситуаций схема содержит автоматический выключатель SA1, который одновременно выполняет функцию общего выключателя питания устройства.

Конструкции самодельных электрододержателей

В течение всего времени развития сварки совершенствовались и модифицировались и держатели сварочных электродов. Многие сварщики, особенно времен советской закалки, до сих пор пользуются «вилкой». Это относительно удобный и, безусловно, самый дешевый вид держака. Трезубец легко изготавливается и долго служит, почти не обгорая.

Делают его из трех отрезков арматурного прута ∅6–8 мм, выгнув концы двух из них и сварив у основания трезубца (рис. 68, а). Сварочный провод пропускают между длинными концами ручки «вилки» и обматывают их вокруг нее. Сверху надевают резиновую трубку (кусок шланга), которую и держит в руках сварщик.

Чтобы держатель не так сильно грелся, провод нужно приваривать поближе к рогам вилки, а не с краю ручки. Вместо сварки можно использовать обжим провода и вилки стальным хомутом с винтовой стяжкой.

Увы, такая простая конструкция таит в себе весьма существенные недостатки. Из-за плохо зафиксированного контакта между сварочным проводом и прутьями трезубца держатель сильно греется, а огарки приходится выбивать или вытаскивать другим электродом, плоскогубцами или «выкорчевывать» о какую-нибудь прочную поверхность. Иной раз такая поверхность оказывается гальванически связанной с «землей» сварочного аппарата, и тогда сварщик, как правило, получает лучевой ожог глаз и нередко – кожи. К тому же трезубец потенциально опасен, потому что большая часть его открытой поверхности находится под напряжением. Поэтому на сегодня он запрещен для использования во всех странах мира, поскольку представляет опасность для здоровья самого сварщика и для окружающих его людей.

Рис. 68. Самодельные электрододержатели:

а – обычная «вилка»-трезубец; б – модифицированная «вилка»

Немного удобнее работать с модифицированной «вилкой» (рис. 68, б) – она не так сильно греется. Это обусловлено тем, что рукоятка сделана из стальной трубки, в которую запрессовывается зачищенный конец сварочного провода. Трезубец в таком держателе можно сделать двумя способами. В первом случае его делают так же, как и в обычной «вилке», но без длинной ручки, и просто приваривают к трубке-рукоятке. Можно поступить и по-другому: берут подлиннее трубку для рукоятки и со стороны, противоположной вводу сварочного провода, пропиливают вдоль так, чтобы получились три зубца. Их и выгибают в виде трезубца. В обоих случаях на рукоять надевают резиновый шланг.

И все же «вилки» опасны. Их категорически не рекомендуют применять даже в любительских условиях. Да это и не нужно. Любителями сварки давно разработаны весьма неплохие конструкции электрододержателей. Рассмотрим некоторые их них.

Этот держатель рассчитан на использование наиболее распространенных электродов ∅3–4 мм. Его основой служит 300-мм отрезок полудюймовой толстостенной стальной трубы (рис. 69, а). В один из торцов впрессована обточенная на конус гайка М10 – под болт фиксации электрода. Можно ее и просто приварить к торцу трубы. Электрод вставляют в сквозное отверстие ∅4 мм, просверленное перпендикулярно оси трубы в 25 мм от этого торца, и поджимают болтом с накаткой на головке.

Еще через 25 мм от этого же торца в заготовке выполнено отверстие ∅9 мм, и в этом месте соосно с отверстием приварена гайка М8. В нее вворачивают соответствующий болт для зажима наконечника силового кабеля от сварочного агрегата. Наконечником может служить любая подходящая по диаметру медная (хуже – латунная или стальная) тонкостенная трубка, которая надевается на очищенный от изоляции конец сварочного кабеля и обжимает его. Без наконечника контакт кабеля с держателем будет плохим, что приведет к сильному нагреву рукоятки и даже снижению сварочного тока.

Рукоятку следует оформить, намотав на нее виток к витку толстый провод в термостойкой изоляции и закрепив его слоем прорезиненной изоленты. Можно поступить и традиционно, надев на рукоятку обрезок толстостенного резинового шланга.

Этот держатель делается из отрезка водопроводной трубы 1/2˝ с резьбой на одном конце и соединительной муфты (рис. 69, б). В муфте ближе к одному из краев перпендикулярно оси просверливают сквозное отверстие ∅5 мм. Электрод вставляют в это отверстие и муфту навинчивают на резьбовой конец трубы. Удобна такая простая конструкция тем, что обеспечивает надежный контакт электрода с трубой и позволяет быстро его сменить: стоит чуть ослабить муфту, и огарок выпадет.

Противоположный от резьбы конец трубы сплющивают, просверливают отверстие и болтом с гайкой прикрепляют наконечник, в который запрессован гибкий сварочный кабель. На трубу с наконечником надевают резиновый шланг в качестве ручки.

Здесь для корпуса, так же как и у вышеописанных держателей, приспособлен отрезок полудюймовой толстостенной стальной трубы длиной 200–250 мм (рис. 69, в). И наружное оформление (изоляция) делается тем же способом – обрезком шланга.

Особенность данной конструкции – в фиксаторе, которым удерживается электрод и который позволяет очень легко менять последний.

Фиксатор вырезают из стальной полосы толщиной 6 мм. Для скобы используется стальная проволока ∅1,5–2 мм. Пружина нужна довольно тугая, прекрасно подойдет пружина от старой раскладушки. В качестве оси пружины хорошо подходит отрезок гвоздя ∅3 мм.

Рис. 69. Самодельные электрододержатели:

а – простой электрододержатель (1 – основание (отрезок трубы 1/2˝); 2 – кабель силовой; 3 – наконечник кабеля; 4 – болт М8; 5 – гайка М8; 6 – защита рукоятки (обмотка из провода ПРППМ 2–1,2 или отрезок шланга); 7 – электрод; 8 – гайка М10; 9 – болт M10 с накаткой); б – резьбовой (1 – кабель силовой; 2 – наконечник кабеля; 3 – болт с гайкой М8; 4 – рукоятка (отрезок трубы 1/2˝); 5 – отрезок резинового шланга; 6 – муфта 1/2˝; 7 – электрод); в – с фиксатором (1 – фиксатор; 2 – электрод; 3 – корпус (отрезок трубы); 4 – отрезок резинового шланга; 5 – скоба; 6 – пружина; 7 – ось пружины; 8 – винт с гайкой М5 (М6); 9 – сварочный кабель)

В корпусе под фиксатор пропиливают паз той же ширины (6 мм). С одной стороны полку паза нужно сточить надфилем под углом 30–40°, чтобы передний крючок фиксатора надежнее цеплялся и в то же время позволял поднимать фиксатор при смене электрода. Под пазом, согласно указанным на чертеже размерам, нужно просверлить отверстие, в которое будут вставлять электрод.

При сборке корпус держателя следует зажать в тиски. Зацепите пружину за отверстие в фиксаторе. В другой крючок пружины проденьте капроновый шнур и, сложив его вдвое, пропустите вниз через корпус. Фиксатор устанавливают вырезом на сточенный край паза. Остается лишь, потянув за шнур, растянуть пружину и зацепить ее за ось, продетую в соответствующее отверстие в корпусе. Под шляпку гвоздя, который исполняет роль оси, в корпусе выполнена зенковка. С другой стороны гвоздь обрезают заподлицо с корпусом. Чтобы ось не вылетела, оберните корпус в этом месте полоской из тонкой жести (потом она прижмется шлангом). Но можно и не обрезать гвоздь, а просто загнуть его конец.

Электрический кабель сварочного аппарата соединяют с корпусом винтом М5 или М6 с потайной головкой. Если под рукой такого винта не нашлось, сделайте его из подходящего по диаметру шурупа: удалите у него нарезную часть, а на гладкой нарежьте резьбу.

Сверху на держатель натягивают ручку – традиционный отрезок толстого резинового шланга. Шланг должен быть такой длины, чтобы с одной стороны закрывать нижнюю часть корпуса и медный наконечник кабеля, а с другой – на 15–20 мм не доходить до отверстия, в которое вставляется электрод.

Держатель состоит из полого корпуса, в котором размещен подпружиненный сердечник с отверстием под электрод (рис. 70, а). Для установки или смены электрода достаточно нажатием на наконечник совместить отверстия в корпусе и сердечнике. После отпускания наконечника электрод надежно зажимается благодаря силе пружины.

Для корпуса понадобится отрезок водопроводной трубы длиной 170 мм и ∅16 мм. Выровняйте на токарном станке его торцы и рассверлите трубу до внутреннего диаметра 13 мм. Последняя операция необходима для удаления сварочного шва внутри трубы (впрочем, эту операцию можно выполнить и вручную круглым напильником, зажав отрезок трубы в тисках).

Затем при помощи ролика (также на токарном станке) нужно завальцевать один конец трубки. После этого в завальцованном торце просверлите отверстие ∅8,5 мм под ось сердечника. Здесь тоже можно обойтись без токарного станка и выполнить завальцовку вручную. Для этого в торце трубки надо сделать 3–4 продольных пропила глубиной 2–3 мм. Полученные лепестки загните внутрь плоскогубцами с узкими губками, аккуратно догибая ударами молотка. Отверстие в завальцовке можно сформировать тонким круглым напильником или надфилем.

Но дальше токарный станок всё же понадобится – нужно выточить сердечник. Затем вставьте сердечник вместе с дистанционными шайбами до упора в корпус и зафиксируйте гайкой с технологический втулкой (рис. 70, б). Теперь просверлите отверстие ∅5,5 мм под электрод одновременно в корпусе и сердечнике. Угол наклона относительно корпуса держателя может быть таким, какой удобен вам для работы: от 90° до 115°.

Положение отверстия для упора зависит от размеров пружины, и его следует определить опытным путем. Пружина должна обеспечивать надежное крепление электрода в корпусе и в то же время его замену без особых усилий.

Перед сборкой на задний торец сердечника наклейте изолирующую шайбу, вырезанную из паронита. Она нужна для того, чтобы сварочный ток не протекал через пружину, нагревая и отпуская ее.

На собранный держатель сверху наденьте кусок резинового шланга подходящего размера. Если шланг держится на корпусе слишком свободно, его можно зафиксировать проволочными хомутами.

На выступающий конец сердечника наденьте и приклейте или привинтите винтом М4 с потайной головкой наконечник из текстолита или другого диэлектрика. Желательно, чтобы его вертикальный размер превышал диаметр держателя в сборе. Тогда держатель без электрода можно смело класть на сварочный стол, не опасаясь замыкания.

Рис. 70. Электрододержатель:

а – общий вид; б – сверление наклонного отверстия; 1 – наконечник (втулка); 2 – электрод; 3 – сердечник; 4 – изоляционная прокладка; 5 – пружина; 6 – упор; 7 – корпус; 8 – резиновый шланг; 9 – технологическая втулка; 10 – дистанционные шайбы

Самодельные газовые горелки

Предлагаемые мощные газовые горелки можно использовать при гибке труб, отогреве водопровода, разогреве большого паяльника, для пайки автомобильных радиаторов и во многих других случаях. В основе их – промышленные вентили, бывшие в употреблении, но еще способные работать без утечки газа. Эти горелки удобно использовать с 50-литровым газовым баллоном с угловым вентилем и редуктором.

На рис. 71 изображена горелка, в которой применен вентиль ВК-74 от кислородного баллона. На его выход с конической резьбой К3/4˝ установлен удлиненный самодельный штуцер-рукоятка, к которому присоединен резинотканевый шланг от редуктора. На резьбу, с помощью которой вентиль вкручивался в кислородный баллон, установлен колпачок с резьбовым отверстием для жиклера. Жиклер можно взять от газовой плиты или паяльной лампы. Сопло изготовлено из отрезка стальной трубы 1/4˝ длиной 100 мм и приварено к колпачку на двух отрезках проволоки ∅5 мм. Между колпачком и соплом следует оставить расстояние 15 мм для поступления воздуха в зону горения.

Чтобы зажечь горелку, открывают вентиль на баллоне, подносят к соплу зажженную спичку и открывают вентиль горелки. Газ загорается. Вентилем на горелке регулируют пламя. Наибольшая температура пламени – в конце зелено-голубой части факела. Чтобы расположить пламя в центре сопла, регулируют положение сопла, подгибая проволочные держатели.

Если негде изготовить колпачок с конической резьбой, можно использовать такую же деталь с метрической резьбой (М22 × 1,5). В таком случае и на вентиле надо вместо конической нарезать резьбу М22 × 1,5. Лучше эту операцию выполнить на токарном станке.

Рис. 71. Горелка с вентилем ВК-74:

1 – вентиль ВК-74; 2 – накидная гайка; 3 – жиклер; 4 – проволочные держатели; 5 – сопло; 6 – штуцер-рукоятка; 7 – резиновая трубка (оформление ручки)

К сожалению, эта простая и удобная конструкция имеет существенный недостаток. Вентиль ВК-74 в ней установлен так, что направление потока газа в нем противоположно его нормальному положению. При этом давление газа постоянно (в том числе и при закрытом вентиле) действует на сальниковое уплотнение. Если уплотнение недостаточно плотное, возможна утечка газа. Поэтому перед работой горелки необходимо проверить герметичность уплотнений.

При работе с горелкой вентиль ВК-74 надо использовать только для регулирования пламени, а перекрывать газ следует вентилем на баллоне. Поэтому при изготовлении горелки этой конструкции установить вентиль ВК-74 лучше таким образом, чтобы направление потока газа через него соответствовало стрелке на корпусе, а маховик вентиля был вверху.

В этой конструкции использована переделанная горелка ацетиленовой сварки (газореза), в которой вышел из строя краник, перекрывающий кислород. Устройство ее показано на рис. 72.

Рис. 72. Горелка из ацетиленового газореза:

а – общий вид; б – вариант сопла; 1 – смесительная камера; 2 – накидная гайка; 3 – наконечник; 4 – фланец; 5 – жиклер; 6 – сопло; 7 – проволочные держатели

От промышленной горелки осталась только ручка с краниками. Для уменьшения веса ствол и краник, подающий кислород, удалены, отверстие в смесительной камере запаяно твердым припоем. Шланг, идущий от редуктора газового баллона, присоединен к штуцеру с левой резьбой М16 × 1,5.

Накидной гайкой на смесительной камере закреплен самодельный наконечник, согнутый под 45°, чтобы было удобнее работать с горелкой. На резьбу наконечника навернут фланец с приваренным к нему соплом.

Одним из вариантов исполнения такой горелки является использование колпачка с резьбой М22 × 1,5. Конструкция сопла здесь аналогична соплу вышеописанной горелки (рис. 72, б).