Точечная сварка — это способ соединения металлических деталей путем их нагрева в точках контакта с помощью электрического тока. Аппарат точечной сварки своими руками создает уникальную возможность повысить и улучшить свои навыки в радиоэлектронике и электротехнике. Среди домашних мастеров особой популярностью пользуется точечная сварка воими руками для литиевых аккумуляторов.
Используя точечную сварку (ТС), можно создать надежные соединения, которые способны выдерживать большие токовые нагрузки. Ее основой служи источник питания в виде преобразователя, создающий необходимое напряжение и ток для сварки. Обычно требуется ток в диапазоне от 1000 до 3000 ампер, поэтому для этой цели используются трансформаторы, мощные аккумуляторы или специальные сварочные аппараты.
Если раньше, например, в качестве мощных аккумуляторов использовались громоздкие свинцовые, то в современных аналогичных промышленных образцах применяются малогабаритные, но мощные литиевые аккумуляторы. Несмотря на то, что такие устройства малогабаритные и компактные, они позволяют надежно соединять отдельные элементы в аккумуляторную батарею, не перегревая их. В то же время, аппарат для ТС несложно изготовить своими руками.
Содержание
- Применение точечной сварки
- Трансформаторная точечная сварка
- Точечная сварка из трансформатора микроволновки
- Аппарат точечной сварки — разборка трансформатора
- Сборка трансформатора
- Аппарат точечной сварки — изготовление электродов
- Аппарат точечной сварки — цифровой модуль
- Конденсаторная точечная сварка
- Заключение
Применение точечной сварки
Сварка относится к одному из надежных и распространенных методов соединения металлических предметов между собой. В таких отраслях как автомобилестроение, производство электроники и металлообработка применение точечной сварки стало неотъемлемым процессом. Этот способ основан на использовании электрического тока для создания высокотемпературной дуги, которая позволяет расплавить металл в местах контакта, образуя прочные соединения.
Одним из основных преимуществ ТС является её скорость и эффективность. Процесс не требует сложных вспомогательных материалов или подготовительных этапов, что значительно сокращает время на сборку.
В отличие от традиционных методов создания сварных соединений, таких как дуговой ли газовый метод, точечная сварка позволяет соединять детали с минимальным нагревом остальной части изделия. Это особенно важно, когда металлы имеют различную толщину или необходимо избежать термических последствий.
Так, она незаменима в том случае, когда необходимо соединить детали из разных металлов, например, стальных и алюминиевых. Благодаря этой технологии достигается высокая прочность и жесткость конструкции, что критически важно для безопасности и долговечности. Кроме того, ТС часто применяется для соединения компонентов в электронике, например, в сборке аккумуляторов или в производстве плат, где надежность и качество соединений играют ключевую роль.
Не стоит забывать и о том, что ТС может быть автоматизирована, что позволяет значительно увеличить производительность и минимизировать человеческий фактор. Автоматизированные сварочные установки способны выполнять множество процессов без участия оператора, что повышает качество соединений и снижает себестоимость продукции.
В быту широкое распространение ТС продиктовано простотой процессов. Тогда без специальных навыков и с минимальным количеством оборудования появляется возможность соединять металлические детали. В то же время, аппарат точечной сварки своими руками несложно изготовить в домашних условиях, не имея «семь пядей во лбу».
В этом случае чаще всего используется один из доступных вариантов на основе:
- трансформаторов;
- блока конденсаторов или
- автомобильных аккумуляторов.
Трансформаторная точечная сварка
Благодаря высокой скорости, эффективности и качеству соединений трансформаторная точечная сварка получила широкое распространение. Процесс трансформаторной ТС основан на принципе преобразования электрической энергии в тепловую, возникающую в результате проходящего через детали сварочного тока. Использование трансформатора позволяет повысить мощность тока, который подается на контактируемые металлические поверхности.
Простой аппарат для точечной сварки своими руками легко собирается по следующей схеме:
Магнитопровод трансформатора TR1 набирается из пластин Ш40 трансформаторного железа, толщина которого 70 мм. Первичная обмотка трансформатора содержит 300 витков провода ПЭВ2 диаметром 0,8 мм. Вторичная обмотка — 10 витков многожильного медного провода диаметром 4 мм или медную шину с площадью сечения не менее 20 мм².
Трансформатор TR2 может быть любой мощностью 5 — 10 Вт. Вторая обмотка используется для питания сигнальной лампы или светодиода с напряжением 3-6 В, а с третьей обмотки должно сниматься напряжение 15 В. Тиристор КУ202 с буквенным индексом К, Л, М или Н, который можно заменить ПТЛ-50, но, возможно, после этого потребуется уменьшить емкость конденсатора.
На выходе устройства величина тока может составлять 300-500 А с максимальным временем импульса до 0, 1 с, что вполне достаточно для сварки стальной проволоки диаметром 0,3 мм или листового металла толщиной до 0,2 мм.
Более мощный аппарат точечной сварки своими руками с выходным импульсным сварочного тока 1 500 — 2 000 А позволяет сваривать листовую сталь толщиной до 1, 1 мм. Его схема:
В качестве трансформатора TR1 легче использовать ЛАТР-9 (лабораторный трансформатор). Его первичная обмотка содержит 266 витков из медного провода диаметром 1,0 мм, которая остается без изменений, но контактная дорожка протирается спиртом и покрывается лаком. После высыхания лака она изолируется лакотканью. Для вторичной обмотки следует использовать 3 витка медного провода в термоизоляции с площадью сечения не менее 80 мм².
На заметку. Диаметр провода (толщина) с площадью его сечения соотносится, как S = 0,785D².
Магнитный пускатель К1 может быть любой на переменное напряжение 220 В, но с тремя парами рабочих контактов, например, ПМЕ071 МВУХЛЗ AC3. Тиристор VD6 надо монтировать на радиаторе, площадью не менее 8 см². Настройка устройства заключается в градуировке шкалы переменного резистора, определяющего длительность импульса.
Рекомендация. Перед сваркой деталей опытным путем следует установить оптимальную длительность импульса тока, так как при большом значении детали будут прожжены, а при малом — низкая надежность соединения.
Точечная сварка из трансформатора микроволновки
Как известно, ТС работает на принципе сопротивления току. Когда через металл проходит электрический ток, он нагревается, и при достаточном уровне энергии происходит его плавление.
Поэтому точечная сварка из трансформатора микроволновки идеально подходит для решения этой задачи. Она способна производить высокую мощность при относительно низком напряжении и относится к наиболее доступным способам.
Для того, чтобы собрать аппарат точечной сварки своими руками в первую очередь потребуется разобрать микроволновку. В существующем виде ее трансформатор не пригоден для создания нужного устройства, поэтому надо изменить его характеристики. В этом случае трансформатор следует аккуратно разобрать и провести доработку для дальнейшего использования.
Аппарат точечной сварки — разборка трансформатора
Разборка трансформатора осуществляется одним из двух способов: с разъединением частей магнитопровода или без разъединения.
Способ 1.
По боковым сторонам сердечника трансформатора проходят сварочные швы, которые надо удалить болгаркой с отрезным диском или, в крайнем случае, ножовочным полотном по металлу. Для этого надо надежно закрепить трансформатор в тисках. Другой шов распиливать не обязательно, так как достаточно в подпиленный шов поместить аккуратно зубило, слегка ударить молотком и он разрушится сам.
Первичная обмотка трансформатора будет располагаться сверху, которую нужно аккуратно извлечь. Не допускается царапать ее, нарушать изоляционный лак или изгибать, так как она еще понадобится.
Вторичная повышающая обмотка обычно намотана достаточно плотно, и она извлекается с трудом. Поэтому, чтобы не повредить или погнуть сердечник, для постукивания, при необходимости, пользоваться резиновой киянкой.
Важно! Когда сердечник помнется, что нежелательно, то на него едва ли удастся установить первичную обмотку. Если провод вторичной обмотки не будет нужен, то ее легче разрезать и вытащить по частям.
Способ 2.
При использовании этого способа важно то, что магнитопровод трансформатора остается целым. В этом случае первичная обмотка не затрагивается, а вторичная разрезается ножовкой по металлу или срубается с помощью зубила, долота и молотка. Однако удалять ее также надо аккуратно, чтобы не повредить первичную обмотку, поэтому уместно вначале между обмотками поместить металлическую полоску.
Для извлечения обмотки в ее срезанных торцах желательно просверлить сквозные отверстия, которые облегчат удаление ее остатков. После извлечения вторичной обмотки в сердечнике трансформатора образуется окно для новой понижающей вторичной обмотки. В трансформаторе между первичной и вторичной обмоткой имеются магнитные шунты в виде металлических пластин, которые также удаляются.
Они в микроволновке предназначены для ограничения мощности трансформатора при больших токах. Аппарат для точечной сварки своими руками в них не нуждается, поскольку чрезмерного нагрева трансформатора не происходит, так как он работает в импульсном режиме: 0.02–0.1 с — работа, и 5–10 с — перерыв.
Сборка трансформатора
В работающем трансформаторе по вторичной понижающей обмотке будет протекать большой ток. Поэтому для ее изготовления потребуется гибкий многожильный провод с площадью поперечного сечения не менее 16 мм², то есть чем толще провод и он короче, тем лучше. Обычно для мощной точечной сварки используется сварочный кабель типа КГ в резиновой изоляции сечением 25 мм². В крайнем случае, можно использовать желто-зеленый провод заземления длиной около 3 м.
Сборка трансформатора осуществляется в следующем порядке:
- 1. Очистить сердечник тщательно от старого клея и лака, чтобы не повредить первичную обмотку при ее установке.
- 2. Установить аккуратно на сердечник первичную обмотку.
- 3. Определить по первичной обмотке в какую сторону нужно мотать вторичную обмотку.
- 4. Уложить плотно 2-3 витка вторичной обмотки, начиная снизу-вверх.
- Примечание. Если используется сварочный кабель, толщина изоляции которого больше прорези в сердечнике (около 7 мм), то ее следует убрать и провод обмотать армирующим скотчем.
- 5. Сверху закрепить с помощью сварного соединения, в крайнем случае, эпоксидной смолой отпиленную часть сердечника.
- 6. Надеть на концы вторичной обмотки соединительные клеммы, плотно их обжать и поместить в термоусадочную трубку.
Аппарат точечной сварки — изготовление электродов
Сварочный аппарат обычно эксплуатируется с приспособлением для крепления электродов. Для соединения литиевых аккумуляторов используется ручка, удерживающая электроды и позволяющая регулировать расстояние между их контактами. Она может иметь различную форму и для нее пригодны разные материалов, но изготовление электродов осуществляется, как правило, из меди, чтобы они не прилипали к свариваемым деталям.
В простейшем случае электроды, например, из медной проволоки диаметром 6 мм можно закрепить в соединителе (клеммнике) для электрических проводов. В более мощных контактах уместны медные пластины, закрепленные эпоксидной смолой, например, в брусочке из древесины, или жало от паяльника. Тогда на одном конце медных стержней нарезается резьба для прочного соединения их с клеммами вторичной обмотки трансформатора, а другой конец стачиваются на конус.
В этом случае для изолирования клемм можно использовать пластину из пластика, например, банковскую платежную карту и изоленту. Готовые уже специально подготовленные медные стержни можно отыскать в интернете. Как вариант, для крепления медных стержней можно использовать полоску печатной платы, по аналогии с китайской ручкой для ТС. Расстояние между контактами электродов при токе до 500 А должно находиться в пределах 1-4 мм.
Для сваривания скруток электрических проводов нередко изготовление электродов осуществляется из держателей для угольных щеток электродвигателей. Если контактную ТС планируется использовать для соединения более крупных деталей, то количество витков вторичной обмотки и сечение кабеля следует увеличить. Тогда для такого процесса лучше всего использовать электроды в виде толстых медных стержней с закруглениями на концах.
Аппарат точечной сварки — цифровой модуль
В процессе точечной сварки литиевых аккумуляторов важно добиться вполне определенной длительности импульса тока. При большой его длительности неизбежен прожиг никелевой ленты, а при малой — отсутствует гарантия в надежности ее крепления.
Добиться точности регулирования процесса сварки при этом вручную опытным путем достаточно сложно, но с этим легко справляется таймер, то есть цифровой модуль. Он позволяет задавать длительность импульса от 0,02 до 1 с. Однако для его питания потребуется небольшой дополнительный трансформатор с напряжением 6-12 В.
Аппарат точечной сварки своими руками с цифровым модулем без труда можно разместить в корпусе от компьютерного блока питания ATX. Для питания цифрового модуля сгодится трансформатор небольшой мощности, который можно изготовить с использованием ферритового кольца. Для управления процессом желательно использовать педаль, подключение которой предусмотрено в цифровом модуле.
Включение аппарата осуществляется посредством выключателя (вводного автомата), установленного на входе устройства, то есть в цепи первичной обмотки трансформатора. Если использование цифрового модуля не предусматривается, то для включения прибора можно использовать кнопку концевика от той же микроволновки. Одновременно она будет подавать мгновенное напряжение на электроды.
Конденсаторная точечная сварка
Аппарат точечной сварки своими руками на основе трансформатора от микроволновки отличается качеством свариваемых деталей. Однако к не менее эффективной и популярной относится конденсаторная точечная сварка. Такая технология основывается на использовании электрической энергии, аккумулированной в конденсаторе, что позволяет осуществлять сварку за короткий промежуток времени и с высоким качеством соединения.
Процесс сварки начинается с зарядки конденсатора, после чего происходит его разряд через свариваемые элементы. При этом образуется мощный электрический ток, который вызывает локальное нагревание металлических деталей в зоне соединения до высокой температуры. Металл начинает плавиться, и, как только ток прекращается, происходит быстрое охлаждение и затвердевание с образованием прочного и надежного соединения.
Процесс конденсаторной сварки относится к экономичному методу. Он требует минимального количества энергии на одну операцию. Кроме того, использование в устройстве своими руками широко доступных деталей делает его более выгодным в домашних условиях. Основой устройства являются конденсаторы 1 000 — 4 000 мкФ х 25 В и силовой трансформатор небольшой мощности с выходным напряжением 15-25 В, которые помещаются в корпус компьютерного блока питания (БП).
Схема устройства конденсаторной ТС отличается простотой и ее может повторить любой, способный держать в руках паяльник.
Последовательность сборки устройства.
- 1. Закрепить клеем несколько конденсаторов в отверстиях на куске фанеры.
- 2. Соединить посредством пайки все конденсаторы параллельно.
- 3. Закрепить в корпусе компьютерного БП трансформатор на 24 В и панель с конденсаторами.
- 4. Собрать диодный мост (диоды любые на 220 В, например, типа Д226, Д237) с последовательно включенным резистором 10 Ом.
- 5. Подключить вход выпрямителя к вторичной обмотке трансформатора, а выход — к конденсаторам.
- 6. Соединить трансформатор с разъемом БП 220 В и выключателем для подачи напряжения сети.
- 7. Намотать на провод, идущий от конденсаторов, немного изоленты и поместить его в специальный кабельный ввод.
- 8. Закрыть крышку компьютерного БП.
- 9. Изготовить деталь по диаметру шариковой ручки, в которой закрепить 2 медных провода.
- 10. Просверлить отверстие на другом конце шариковой ручки.
- 11. Надеть колпачок шариковой ручки на провод питания, идущий от конденсаторов БП.
- 12. Припаять жилы провода от конденсаторов к ранее сделанной детали, вставить ее и закрепить в ручке (сварочной вилке).
- 13. В итоге получается небольшой аппарат точечной сварки на конденсаторах.
На заметку. Кнопку заряда конденсаторов удобнее установить на сварочную вилку, к которой надо подвести еще 2 провода.
Для проверки работы устройства включить его питание на 2-3 с и выключить. Плотно прижимая, например, 2 полоски никелевой ленты, разрядить на них через сварочную вилку заряженные конденсаторы.
Вновь зарядить конденсаторы и создать еще точки повторного крепления отрезков ленты и проверить прочность их соединения. После успешного испытания перейти к сварке никелевой ленты с литиевым аккумулятором.
Если мощность устройства окажется недостаточной, то следует добавить еще несколько конденсаторов, а также на входе сварочной вилки поставить дроссель. Для его изготовления можно использовать ферритовый сердечник, на который нужно намотать 30-100 витков толстой проволоки. Такой дроссель будет увеличивать мгновенное время сварки, повышая ее качество, а также позволит дополнительно продлить срок службы конденсаторов.
Наконец, следует иметь в виду, что быстрый разряд конденсаторов не является штатным режимом работы и они плохо переносят подобные перегрузки. Поэтому конденсаторы могут рано выйти из строя. Однако от них можно добиться создание несколько сотен сварочных соединений, количество которых в большинстве случаев может быть вполне достаточным.
Заключение
Таким образом, аппарат точечной сварки своими руками является универсальным средством, применяемом в домашних условиях. Он может быть не только экономически выгодным, но и позволяет сваривать различные детали, а также участвовать в создании надежных аккумуляторных батарей. Точечная сварка своими руками для литиевых аккумуляторов создает условия, когда они не перегреваются, что отражается на продолжительном сроке их службы.
Метод ТС удобен при соединении небольших металлических деталей. Если он вам интересен, то оставляйте в комментариях свое мнение, рекомендации и результаты его использования, а также не забудьте поделиться информацией в социальных сетях.
