PrzystawkaK doYspawania aluminium metodą TIG P R O J E T Przystawka do spawania aluminium metodą TIG, część 2 W poprzednim artykule (EP12/03) opisałem budowę spawarki TIG DC, którą można spawać wiele metali z wyjątkiem aluminium. Urządzenie do spawania aluminium metodą TIG AC (prąd przemienny) jest bardziej złożone w budowie niż urządzenie TIG DC (prąd stały) Instalacja wodna czeniem. Wyłącznik wodny Ww jest Schemat instalacji chłodzącej zamontowany wewnątrz przystawki i proces spawania aluminium przedstawiono na rys. 8. Do złą- i połączony jest zbrojonymi wężami jest na tyle specyficzny, że cza wejściowego WODA doprowa- igelitowymi z trójnikiem wykonanym metal ten w trakcie spawania dzamy ciecz chłodzącą, która prze- z rurki miedzianej tuż za złączem pływa w obwodzie: radiator wodny wejściowym obwodu chłodzenia. nie zmienia swojej barwy, tyrystorów mocy, uzwojenie wtórne Opornik R (4 do 6 &!/50 W), na a także wymagane jest usuwanie transformatora wysokiego napięcia którym wydziela się sporo ciepła z powierzchni spawanej tlenków (TrWN), palnik TIG, a następnie po- jest zamontowany w plastykowym aluminium. przez naczynie plastykowe zawiera- pojemniku z dokręcanym wiekiem. jące wewnątrz opornik R, trafia do Opornik R wykonany jest poprzez Rekomendacje: złącza wyjściowego. nawinięcie na cylindrycznym kar- przedstawiamy opis budowy Każdy palnik TIG przystosowany kasie (ceramicznym albo tekstoli- przystawki TIG AC/DC, aby do schładzania wymuszonego (woda, towym) odpowiedniej liczby zwo- inne ciecze). Nie należy używać jów drutu oporowego. Wykorzystać chętni posiadający nawet bez chłodzenia, gdyż w krótkim skromne możliwości finansowe czasie ulegnie on zniszczeniu. jak i techniczne, mogli wejść Aby uniemożliwić używanie spa- w posiadanie takiego urządzenia. warki TIG bez obiegu cieczy lub jej zbyt niskiego ciśnienia w obwodzie chłodzenia, zastosowano wyłącznik wodny Ww. Jako wyłącznik wodny wykorzystano tu... regulator tempe- ratury z lodówek starszych typów (fot. 9). Większość takich regulato- PODSTAWOWE PARAMETRY rów temperatury po obcięciu czuj- " max. prąd spawania AC - 400 A nika (rurki) temperatury i wypusz- " max. prąd spawania DC - 400 A czeniu gazu, normalnie ma styki " napięcie biegu jałowego transformatora elektryczne rozwarte. Po wywarciu spawalniczego - 70 V ciśnienia, tym razem cieczy chło- " napięcie biegu jałowego prostownika spa- walniczego 70 V dzącej palnik TIG, naczynie miesz- " gaz ochronny - argon, czystość 99,999%, kowe wewnątrz Ww rozszerza się handlowy symbol czystości: 5,0 przy i oddziałowuje na styk elektryczny. spawaniu aluminium, a 99,996% przy Próg zadziałania hydrostatu ustala spawaniu prądem stałym: 4,6 się pokrętłem, które wcześniej słu- " ciśnienie cieczy chłodzącej 0,2 MPa " opóznienie wypływu gazu 6 do 15 sek. żyło do regulacji temperatury we- " eleminacja składowej stałej prądu spawania wnątrz lodówki. Wprawdzie, wyłącz- ręcznie (potencjometrem). nik wodny wykrywa tylko ciśnienie Wartość maksymalna prądu spawania zależy cieczy chłodzącej, natomiast nie re- od prądu przewodzenia tyrystorów mocy, przekrojów instalacji wysokoprądowej aguje na jej przepływ, lecz stanowi w przystawce oraz od zastosowanego palnika prosty i tani sposób ochrony palni- TIG. ka i tyrystorów mocy przed znisz- Rys. 8. Schemat instalacji wodnej Elektronika Praktyczna 11/2006 30 Przystawka do spawania aluminium metodą TIG się do pobliskie- dzeniach spawalniczych (można go go składu złomu, nabyć niemal we wszystkich hur- tam łatwo znalezć towniach artykułów spawalniczych). wymiennik ciepła, Ma cewkę o zasilaniu 24 V/50 Hz często ze spraw- i jedną wadę: kosztuje ok. 100 zł. nym wentylatorem, O połowę tańsze są elektrozawory a pochodzącym np. stosowane w samochodowych insta- z dużych lodówek. lacjach gazowych, a ich cewka jest O pompę będzie zasilana napięciem stałym 12 V. trudniej, lecz nie Są też zawory darmowe , bowiem jest to niemożliwe. wystarczy odwiedzić najbliższy W okresie zimy skład złomu i za zgodą personelu pozostawienie urzą- zdemontować sprawny elektroza- dzenia TIG z wodą wór wody od pralki automatycznej, Fot. 9. Wygląd czujnika ciśnienia wewnątrz układu albo zmywarki naczyń. Zawory te chłodzenia na dzia- są zasilane napięciem sieciowym tu można np. solidne plastykowe łanie mrozu, może doprowadzić do (230 V/50 Hz) i po prostej adaptacji opakowanie od pasty BHP do my- uszkodzenia palnika i transformato- oraz przezwojeniu cewki, doskonale cia rąk. Na wieku zamocowane są ra WN (jeśli jest chłodzony cieczą). spełniają swoją rolę. króćce wejściowe i wyjściowe cieczy To jest ważny aspekt, przemawiają- chłodzącej oraz zaciski opornika R, cy za zastosowaniem chłodzenia za- Transformator wysokiego a wszystkie złącza uszczelniamy mkniętego, bowiem w okresie wystę- napięcia silikonem. Dla pewności, uszczel- powania ujemnych temperatur, do Uzwojenie wtórne TrWN włą- nione silikonem i zakręcone wieko, chłodzenia używa się tych samych czone jest w szereg z obwodem spa- na obwodzie mocujemy dodatkowo płynów, co w silnikach samochodo- wania. Do wykonania transforma- opaską zaciskową (metalową). wych. tora WN użyto rdzeni ferrytowych Intensywność chłodzenia palnika z uszkodzonych transformatorów zależy od wartości prądu i czasu Instalacja gazowa wysokiego napięcia od odbiorników spawania i podaną w Danych tech- Gaz ochronny doprowadzamy TV albo monitorów komputerowych nicznych wartość ciśnienia cieczy do złącza GAZ umieszczonego starszych typów. W oryginale, trans- chłodzącej: 0,2 MPa, należy trakto- na tylnej ściance przystawki. Elek- formator WN składa się z dwóch wać orientacyjnie. trozawór gazu (EZ) zamocowany kształtek typu C , zatem trzeba W opisie obwodu chłodzące- jest wewnątrz przystawki, sterowa- użyć czterech jednakowych kształ- go używam określeń: woda czy ny jest z płytki elektroniki poprzez tek C , aby w efekcie powstały też ciecz chłodząca. Używając do przekaznik P4 i wraz z potencjome- dwie kształtki typu E o sumarycz- chłodzenia przystawki TIG wody trem opóznienia wypływy gazu PR4 nej powierzchni kolumny środkowej spożywczej w obiegu otwartym, po- (OWG) oraz złączami wejściowym ok. 3 cm2 (fot. 10). jawiają się dwa aspekty przemawia- i wyjściowym oraz wężami igelito- Całość usztywniono przy po- jące za zaniechaniem tego sposobu. wymi (zbrojonymi) stanowi instalację mocy dwóch płytek tekstolitowych Pierwszy, to finansowy, którego nie gazową. Elektrozawór EZ zostaje za- o gr. 5 mm, oraz trzech prętów sta- trzeba komentować, a drugi, to spo- łączony w chwili naciśnięcia przyci- lowych z obu końców nagwintowa- łeczny, może bardziej ważny, bo- sku w palniku TIG, a jego wyłączenie nych (M4). wiem trudno pogodzić się z faktem, następuje z opóznieniem po skończo- Uzwojenie wtórne TrWN (min. aby spore ilości wody spożywczej nym spawaniu (zwykle w przedziale 10 zwojów) wykonane jest stosow- po przepłynięciu przez obwody 6 do 15 s). Czas opóznienia reguluje nie do obciążenia prądowego. Po spawarki, były odprowadzane do się płynnie potencjometrem GAZ , nawinięciu, należy przylutować koń- ścieku. zamocowanym na Dlatego proponuję wykonać p ł y c i e c z o ł o w e j układ chłodzenia w obiegu zamknię- przystawki. Zwłoka tym. Skład obwodu chłodzenia: re- czasowa w wyłącze- zerwuar cieczy (zbiornik o pojemno- niu elektrozaworu ści kilkudziesięciu litrów), pompa, gazu wynika z ko- wymiennik ciepła. Warto wybrać nieczności chronie- nia gorącej jeszcze elektrody wolframo- wej i niezastygłego obszaru spawania p r z e d w p ł y w e m powietrza. W tym projek- cie zastosowałem elektrozawór gazu Fot. 10. Wygląd rdzenia transforma- powszechnie sto- tora TrWN s o w a n y w u r z ą - Fot. 11. Wygląd transformatora TrWN z uzwojeniem Elektronika Praktyczna 11/2006 31 Przystawka do spawania aluminium metodą TIG cówki prądowe. Uzwojenie pierwot- obu końcach uzwojenia należy za- rdzeni ferrytowych, znajomość któ- ne TrWN stanowi 1 zwój przewodu lutować na miękko dwa paski mie- rych jest podstawą przy projekto- Cu (linka w izolacji) o przekroju ok. dzi. Nie stosujemy w TrWN żadne- waniu przetwornic o podwyższonej 2 mm2. go karkasu. częstotliwości, założono, że przekrój Konstrukcja transformatora Aby wykonać uzwojenie wtórne kolumny środkowej rdzenia, nie TrWN, co do przekroju kolumny TrWN, należy zbudować szablon ko- powinien być mniejszy niż 7 cm2 środkowej rdzenia ferrytowego oraz lumny środkowej rdzenia ferrytowe- przy częstotliwości pracy rzędu obsługującej go elektroniki jest go, najlepiej z zespawanych ze sobą 10 do 20 kHz. Przy tak dobranym taka sama, niezależnie od wielkości prętów stalowych. Oczywiście, sza- rdzeniu, stosunek liczby zwojów do przepływającego prądu spawania. blon ten będzie nieco większy np. napięcia wynosi 0,2. Zatem, uzwoje- Różnica polega na zastosowaniu o 1 mm. Przed rozpoczęciem uzwaja- nie wtórne, nawijane jako pierwsze, różnych przekrojów uzwojenia wtór- nia, szablon powlekamy taśmą teflo- posiada 120 zwojów (DNE 0,5 do nego w zależności od prądu spawa- nową (2 do 3 zwoje) o odpowiedniej 0,7 mm), a ilość zwojów w uzwoje- nia. Obciążenie tego uzwojenia nie szerokości. Użycie taśmy teflonowej niu pierwotnym wynosi 2x6 (DNE może przekraczać 10 A/mm2. znacznie ułatwia zdjęcie gotowego 1,5 do 2 mm). Na schemacie ide- Na fot. 11 jest widoczny trans- uzwojenia z szablonu. Cenną pomo- owym, kropką zaznaczono początek formator TrWN uzwojony taśmą cą okazał się klej Super Glue, który uzwojenia. Jako rdzeń ferrytowy miedzianą o wymiarach 28x1,5 mm, pozbawia sprężystości taśmy bądz można wykorzystać dwie monoli- co daje przekrój 42 mm2, a zatem rurki w trakcie uzwajania. tyczne kształtki typu E o odpowied- uzwojenie to można maksymalnie O ile przy uzwajaniu taśmą nie nim przekroju kolumny środkowej, obciążyć prądem 420 A. Najlepszym ma większego problemu z zachowa- albo baterię rdzeni pochodzących rozwiązaniem, a zarazem trudnym niem wysokości uzwojenia (należy z uszkodzonych transformatorów w wykonaniu jest uzwojenie wyko- zadbać, aby szerokość uzwojenia WN od odbiorników telewizyjnych, nane z rurki miedzianej o średnicy zmieściła się w oknie rdzenia), podobnie, jak przy transformatorze zewnętrznej 6 mm, a wewnętrznej o tyle przy uzwajaniu rurką mie- TrWN. W tym przypadku należy 3 mm. Wewnątrz uzwojenia płynie dzianą należy na bieżąco kontrolo- zastosować aż osiem jednakowych ciecz chłodząca, co daje zabezpie- wać zarówno wysokość jak i szero- kształtek typu C. Uzwajanie trans- czenie przed jego przegrzaniem. kość uzwojenia. Jakiekolwiek korek- formatora TrP w przypadku bra- Przygotowanie taśmy, bądz rurki ty mechaniczne uzwojenia w trakcie ku karkasu, dokonujemy podobnie, miedzianej do uzwajania nie sta- umieszczania go w rdzeniu ferryto- jak w transformatorze TrWN. Nale- nowi większego problemu. Dobrze wym kończą się marnie, bowiem ży zbudować szablon odpowiednio jest przed powleczeniem izolacji rdzeń pęka i staje się bezużyteczny. sztywny, powlekamy go taśmą teflo- z koszulek termokurczliwych poddać Trzeba staranie przemyśleć taktykę nową, na której nawijamy np. dwie uzwojenie czynności tzw. wyżarza- uzwajania, gdyż chodzi o wykonanie warstwy odpowiednio przyciętego nia . Polega to na nagrzaniu palni- jak największej liczby zwojów przy paska brystolu. Uzwajanie zaczyna- kiem zwiniętego w kłębek uzwo- ograniczonej powierzchni okna my od uzwojenia wtórnego, przy jenia do temperatury ok. 550oC transformatora. czym należy zwrócić uwagę na sta- (miedz lekko zabarwia się na kolor Po pomyślnym zamocowaniu ranne umieszczenie taśmy izolacyj- ciemnowiśniowy) i natychmiasto- uzwojenia na rdzeniu, zabezpiecza- nej z brystolu pomiędzy warstwami wym schłodzeniu w zimnej wodzie. my je przed mechanicznym prze- zwoi. Oczywiście, pod ręką należy Wówczas miedz jest bardzo miękka, mieszczaniem np. silikonem. Na mieć niezastąpiony klej Super Glue. co znaczenie ułatwia uzwajanie. Po jednej z płytek tekstolitowych spi- Potem, wykonujemy uzwojenie pier- tej operacji, taśmę albo rurkę trze- nających rdzeń, zamocowana będzie wotne (2x6 zwojów), które usztyw- ba staranie wyprostować oraz usu- płytka drukowana zawierająca ele- niamy klejem oraz silną dratwą. nąć ostre krawędzie i nałożyć izo- menty bloku WN. Tak wykonane uzwojenie po zdjęciu lację z koszulek termokurczliwych. Montaż mechaniczny transfor- z szablonu, obficie impregnujemy W handlu dostępne są odcinki tej matora TrWN wraz z blokiem WN np. kalafonią rozpuszczoną wcze- izolacji o długości 1 m, zatem na- wewnątrz przystawki należy prze- śniej w rozpuszczalniku Birol . Po leży pamiętać, aby koniec poprzed- prowadzić, tak, aby rdzeń ferryto- wyschnięciu impregnatu, uzwojenia niego odcinka izolacji z początkiem wy nie miał kontaktu z jakąkolwiek umieszczamy w rdzeniu ferrytowym następnego odcinka był łączony na metalową częścią obudowy. Na gór- i usztywniamy całość podobnie, jak zakładkę (15 do 20 mm), a nie na nej płytce tekstolitowej spinającej w transformatorze TrWN. styk. Dla pewności izolacji, moż- rdzeń transformatora TrWN będzie na nałożyć dwie warstwy koszulek zamocowana płytka Pł3. Blok wysokiego napięcia termokurczliwych, lecz tym samym Schemat elektryczny przystawki zmieści się w oknie transformatora Transformator przetwornicy pokazano na rys. 12. Blok wysokie- mniej zwojów. Transformator TrWN Transformator przetwornicy TrP go napięcia zawiera diody szybkie uzwajamy aż do wypełnienia (dot. służy do dostarczenia do bloku D11 i D14 (3 A/1000 V, 500 ns) uzwojenia wtórnego). WN odpowiedniego napięcia o wy- oraz kondensator impulsowy C23 Końcówki prądowe w przypadku starczającej mocy. Przyjęto, iż na- (typ MKP 27, 100 nF/1 kV) i jest uzwojenia z taśmy, przygotowujemy pięcie na uzwojeniu wtórnym TrP zasilany z uzwojenia wtórnego trans- poprzez nawiercenie odpowiednie- wynosi 600 V, a napięcie na uzwo- formatora przetwornicy TrP. Można go otworu, natomiast w przypadku jeniu pierwotnym wynosi 30 V. Nie zastosować kondensatory z izolacją uzwojenia wykonanego z rurki, na wdając się w szczegóły parametrów olejową, albo mikową o napięciu Elektronika Praktyczna 11/2006 32 Przystawka do spawania aluminium metodą TIG Rys. 12. Schemat elektryczny przystawki Elektronika Praktyczna 11/2006 33 Przystawka do spawania aluminium metodą TIG pracy nie mniej niż 1000 V są pewniejsze w działaniu. Tyrystor Ty1 typ SKT 16/10 (16 A/ 1000 V, firmy Semikron) umocowany jest w radiatorze z blachy o grubości 2 mm i po- wierzchni do 10 cm2. Należy starannie dobrać ten tyrystor, bowiem nie wszystkie tyrysto- ry o odpowiednich parametrach prądowo napięciowych, pracują pewnie przy podwyższonej czę- stotliwości. Całość jest zmon- towana na oddzielnej płytce (Pł3), która zamocowana jest bezpośrednio na transformato- rze TrWN. Kondensator C23 jest łado- wany do napięcia ok. 600 V. Rozładowanie kondensatora C23 przebiega cyklicznie z częstotli- wością ponad 500 Hz w obwo- dzie: tyrystor Ty1, kondensa- tor C23, uzwojenie pierwotne TrWN (1 zwój drutu Cu o prze- kroju 2 mm2) oraz dławik Dł1 (12 zwojów drutu DNE 0,8 na rdzeniu stalowym o średnicy 6 mm), który chroni tyrystor przed zbyt stromym narasta- niem prądu podczas rozładowa- nia kondensatora. W uzwojeniu wtórnym TrWN indukuje się jednokierunkowy impuls wy- sokiego napięcia. Teoretycznie, napięcie na uzwojeniu wtórnym TrWN wynosi 600 V pomnożo- ne przez liczbę zwojów. Pomię- dzy bramkę, a katodę tyrystora Ty3 wlutowany jest opornik R45 (1 k&!). Od strony spawarki, obwód uzwojenia wtótnego TrWN jest zwierany zespołem elementów tłumiących przepięcia: C24, C25, R49, R50, W1, W2 oraz dodat- kowo C26 i R48 których zada- niem jest ochrona prostownika mocy spawarki oraz tyrystorów Ty1 i Ty2 przed zniszczeniem. Stanisław Krasicki skrasicki@wp.pl Szczególne podziękowanie skła- dam: Panu dr inż. Andrzejo- wi Bobrowiczowi z Politechniki Szczecińskiej za rzeczowe uwa- gi dot. zagadnień spawalniczych oraz Panu Prezesowi, Bogusła- wowi Deręgowskiemu z Firmy SUT Spawalnictwo i Urządzenia Techniczne dla Ochrony Środo- wiska w Szczecinie, za nieod- płatne udostępnienie argonu. Rys. 12. cd Elektronika Praktyczna 11/2006 34