Сучасні інверторні зварювальні апарати покривають більшість потреб для отримання нероз'ємних з'єднань металевих заготовок. Але в ряді випадків куди більш зручним буде апарат дещо іншого типу, в якому основну роль грає не електрична дуга, а потік іонізованого газу, тобто плазмовий зварювальний апарат. Купувати його для періодичного використання не дуже рентабельно. Можна зробити такий зварювальний апарат своїми руками. 
Елементи для виготовлення плазмового зварювального апарату.
Устаткування і компоненти
Виготовити мікроплазмове зварювальний апарат найпростіше на основі вже наявного инверторного зварювального апарату. Для виконання такої модернізації вам знадобляться наступні компоненти:
- будь-який побутовий зварювальний апарат для TIG зварювання з вбудованим осцилятором або без нього;
- сопло з вольфрамовим електродом від TIG-сварочніка;
- аргоновий балон з редуктором;
- невеликий шматочок дроту з танталу або молібдену діаметром і довжиною до 20 мм;
- фторопластовая трубка;
- мідні трубки;
- невеликі шматочки листової міді товщиною 1-2 мм;
- електронний баласт;
- гумові шланги;
- гермоввод;
- хомути;
- проводка;
- клеми;
- автомобільний бачок склоочисника з електронасосом;
- випрямний блок живлення електронасоса склоочисника.
Пристрій плазмового зварювального апарату.
Роботи по доведенню і виготовлення нових деталей і вузлів зажадають використання наступного устаткування:
- токарний верстат;
- електропаяльник;
- пальник для пайки з балоном;
- викрутки;
- ніж;
- пасатижі;
- амперметр;
- вольтметр.
Теоретичні основи
Зварювальний апарат для плазмового зварювання може бути одного з 2-х основних типів: відкритого і закритого. Основна дуга зварювального апарату відкритого типу горить між центральним катодом пальника і виробом. Між соплом, яке служить анодом, і центральним катодом горить тільки чергова дуга для збудження основною в будь-який момент часу. Зварювальний апарат закритого типу має тільки дугу між центральним електродом і соплом.
зробити довговічний зварювальний апарат своїми руками по 2-му принципу досить важко. При проходженні основного зварювального струму через сопло-анод цей елемент відчуває величезні теплові навантаження і вимагає дуже якісного охолодження і використання відповідних матеріалів. Забезпечити термостійкість конструкції, коли робиться такий апарат своїми руками, дуже важко. Коли робиться плазмовий апарат своїми руками, для довговічності краще вибирати відкриту схему.
практична реалізація
Принципова схема плазмового зварювального апарату.
Часто при кустарному виготовленні плазмового зварювального апарату сопло виточують з міді. При відсутності альтернативи такий варіант можливий, але сопло стає витратним матеріалом навіть при проходженні через нього тільки чергового струму. Його доведеться часто міняти. Якщо вдасться дістати невеликий шматочок кругляка з молібдену або танталу, краще сопло виготовити з них. Тоді можна буде обмежуватися періодичної чищенням.
Розмір центрального отвору в соплі підбирають дослідним шляхом. Починати потрібно з діаметра 0,5 мм і поступово розточувати його до 2 мм, поки потік плазми не стане задовільним.
Конусний зазор між центральним вольфрамовим катодом і соплом-анодом повинен становити 2,5-3 мм.
Сопло вкручується в порожнисту сорочку охолодження, яка через фторопластовий ізолятор з'єднується з власником центрального електрода. В сорочці охолодження циркулює охолоджуюча рідина. В якості такої в теплу пору року можна використовувати дистильовану воду, взимку краще антифриз.
Схема блоку управління плазмового зварювального апарату.
Сорочка охолодження являє собою 2 порожнисті мідні трубки. Внутрішня діаметром і довжиною близько 20 мм розташовується на передньому кінці зовнішньої трубки з діаметром близько 50 мм і довжиною близько 80 мм. Простір між торцями внутрішньої трубки і стінками зовнішньої запаюють тонкої листової міддю. В сорочку за допомогою газового пальника впаивают мідні трубки діаметром 8 мм. За ним надходить і відводиться охолоджуюча рідина. Крім того, до сорочці охолодження потрібно припаяти клему для подачі позитивного заряду.
У внутрішній трубці роблять різьблення, в яку вкручують знімне сопло з термостійких матеріалів. На висунутому кінці зовнішньої трубки також нарізають внутрішнє різьблення. У неї вкручується изолирующее кільце з фторопласта. В кільце вкручується держатель центрального електрода.
Через стінку зовнішньої трубки в простір між сорочкою охолодження і фторопластовим ізолятором упаюється трубка подачі аргону такого ж діаметру, як для охолодження.
За сорочці охолодження циркулює рідина з бачка склоочисника. Харчування на насос його електродвигуна подається через окремий випрямляч на 12 В. Вихід для подачі на бачку вже є, повернення рідини можна врізати через стінку або кришку бачка. Для цього в кришці сверлится отвір і вставляється відрізок трубки через гермоввод. Гумові шланги циркуляції рідини і подачі аргону з'єднуються зі своїми трубками хомутами.
Схема плазмового наплавлення порошку.
Позитивний заряд береться від основного джерела живлення. Для обмеження струму через поверхню сопла підбирається відповідний електронний баласт. Подається електричний струм повинен мати постійне значення в районі 5-7 А. Оптимальна величина струму підбирається експериментально. Це повинен бути мінімальний струм, який забезпечує стійке горіння чергової дуги.
Порушення чергової дуги між соплом і вольфрамовим катодом може здійснюватися одним з двох способів. Вбудованим в зварювальний апарат осциллятором або при його відсутності контактним способом. Другий варіант вимагає ускладнення конструкції плазмового пальника. Тримач центрального електрода при контактному збудженні роблять підпружиненим щодо сопла.
При натисканні на гумову кнопку штока, поєднаного з власником електрода, гострий кінець центрального вольфрамового катода контактує з конусної поверхнею штока. При короткому замиканні в точці контакту різко підвищується температура, що дозволяє порушити дугу при відведенні пружиною катода від анода. Контакт повинен бути дуже короткочасним, інакше поверхня сопла пригорить.
Порушення струму високочастотним осцилятором краще для довговічності конструкції. Але його придбання або навіть виготовлення робить саморобний зварювальний апарат для плазмового зварювання нерентабельним.
При роботі позитивний висновок зварювального апарату з'єднується з деталлю без баласту. Коли сопло виявляється на відстані кілька міліметрів від заготовки, електричний струм перемикається з сопла на деталь. Його значення зростає до виставленого на зварювальному апараті, а освіту з аргону плазми інтенсифікується. Регулюючи подачу аргону і зварювальний струм, можна домогтися необхідної інтенсивності течії плазми з сопла.
додаткові вказівки
Схема плазмового зварювання відкритою і закритою плазмовим струменем.
Недоліком цієї конструкції є витрата аргону. Балона вистачає на кілька годин безперервної роботи. Замість аргону можна використовувати стиснене повітря або водяна пара. Такі модифікації більше підходять для плазмового різання металів. Так як ці гази не є нейтральними і окислюють метал.
Крім того, горіння дуги в атмосфері цих газів не таке стійке, як в аргоні. Робота на повітрі прискорює знос і засмічення сопла. У плазмотронах заводського виготовлення повітря проходить попереднє осушення і очищення.
У саморобних апаратах для подачі повітря використовують автомобільні компресори на 12 В з продуктивністю до 50-60 л / хв. Для роботи на воді потрібен портативний парогенератор. Це може бути металева герметична ємність з встановленими всередині неї титановими електродами. Заповнювати її потрібно дистильованою водою. Підключення електродів виконується до мережі змінного струму на 220 В.
Часто для ефективно відсікання кисню поверх сорочки охолодження встановлюють ще 1 кожух-сопло. На його вхід подають гелій або аргон. Потік з цього сопла струмує навколо потоку плазми.
Як джерело живлення необов'язково використовувати інвертор або зварювальний випрямляч. Для цього можна застосовувати будь-який діодний міст, що витримує струм від 50 А. Точне значення регулюється додатковим дроселем.