Ручная контактная сварка от аккумулятора
Обновлено: 16.05.2024
При переупаковке литий-ионных элементов типоразмера 18650 (при ремонте АКБ) или при создании новой батареи встает вопрос, каким способом соединить банки шинками. Обычно это делается одним из способов – точечной сваркой или пайкой. У каждого метода есть свои плюсы и минусы. Так при сварке создается очень локальный и очень кратковременный нагрев. Это положительно влияет на емкость батареи – во время процесса сепаратор не расплавляется. Минусом считается небольшая площадь пятна контакта, которая может ограничивать максимальный ток. В некоторых случаях (сборка батареи для ноутбука и т.п.) кратковременная высокая токоотдача не нужна, поэтому сварка считается предпочтительной. В других ситуациях выбор метода за пользователем.
Чем можно варить
Самый лучший вариант сварки для новых аккумуляторов 18650 – промышленный аппарат. Для большинства пользователей он не доступен, поэтому приходиться делать что-то свое.
Аккумулятором
Суть метода точечной сварки, как разновидности контактной сварки, состоит в быстром разогреве соединяемых металлических деталей проходящим через место сопряжения током. При этом выделяется большое количество тепла, которое расплавляет металл в точке контакта, а сжатие способствует диффузии расплавленных областей и образованию прочного соединения. Задача состоит в том, чтобы получить в месте сопряжения достаточно высокий ток. Такой ток можно получить от аккумулятора – например, токоотдача полностью заряженного автомобильного аккумулятора может составлять 700+ ампер. Но наибольший ток зависит от переходного сопротивления в месте прилегания свариваемых поверхностей, поэтому важно уделить внимание чистоте контактируемых граней. Также ток ограничивает сечение проводов, поэтому надо брать провода сечением не менее 10 кв.мм. (лучше 16 кв.мм.).
Сначала надо подготовить шинки – их вырезают из никелевой ленты (точнее, лента изготовлена из никелированной стали). Дальше надо подключиться к аккумулятору – лучше сделать это с помощью штатных автомобильных зажимов. К ним надо подключить проводники соответствующего сечения. С обратной стороны можно сделать специальные наконечники, а можно не делать – не очень удобно, но не возникнет дополнительного переходного сопротивления.
Варить надо в нескольких точках – обычно, в 3..5. По окончании процесса надо проверить качество соединения – подергать рукой. Шинка не должна отрываться.
Прибор из трансформатора
Если под рукой нет аккумулятора, можно сделать сварочный аппарат из понижающего трансформатора. Подойдет трансформатор габаритной мощностью 150..200 Вт. Это означает, что сечение центрального стержня сердечника должно быть 17…20 кв.мм. Надо удалить вторичную обмотку и намотать другую – 2..3 (можно 4) витка проводом соответствующего сечения. В интернете можно найти советы мотать вторичку кабелем от сварочного аппарата, но для приварки шинок к аккумуляторам достаточно проводника сечением (не толщиной!) 10..16 мм.
Неплохо для подобной цели подходят трансформаторы от неисправных СВЧ-печей, к тому же их можно купить по цене лома. В первую очередь надо удалить вторичную высоковольтную обмотку и выколотить шунты (они занимают место, которого и так немного, и несколько снижают мощность трансформатора).
В освободившееся место надо уложить не менее трех витков провода. Если взять проводник сечением 16 кв.мм, можно постараться, и уложить 4 витка.
Выведенные концы обмотки можно снабдить наконечниками. Крепить их надо обжимом, а не пайкой – при нагреве припой может потечь.
Чтобы управлять током и длительностью импульса, потребуется модуль NY-D01, а для его питания – маленький трансформатор с выходным напряжением 9..12 VAC. Все это надо подключить согласно схеме, приложенной к плате, и упрятать в подходящий корпус.
После окончательно сборки можно опробовать аппарат. Возможно, придется подобрать параметры сварки для получения оптимального результата.
Конструкция трансформатора от СВЧ-печи такова, что он ощутимо греется даже на холостом ходу. Нельзя держать первичную обмотку под напряжением сети дольше получаса.
Самоделка из конденсаторов
Если нет трансформатора достаточной мощности, можно пробовать применить батарею из оксидных конденсаторов. Конденсатор имеет свойство накапливать энергию в течение относительно длительного времени, а потом почти мгновенно отдавать ее. Можно собрать батарею достаточной емкости из оксидников, зарядить ее от любого имеющегося источника напряжения, и разряжать на контакты сварочного устройства.
Сопротивление R зависит от наибольшего тока источника. Его можно рассчитать по формуле R=U/Imax, где:
- U – напряжение источника;
- Imax – наибольший отдаваемый ток.
Так, если есть 12-вольтовый источник с наибольшим током в пол ампера, то резистор должен быть 24 Ома и его мощность должна составлять U*I=6 ватт. Можно ставить резистор и с меньшей мощностью – расчеты показывают, что батарея в 100 000 мкФ полностью зарядится за 12 секунд, причем наибольший ток будет идти только в первый момент, потом он падает по экспоненциальному закону. Резистор даже меньшей мощности сгореть не успеет.
Начальный ток зависит от напряжения, до которого заряжены конденсаторы, а длительность тока разряда (а, следовательно, энергия, передаваемая к месту сварки), зависит от емкости батареи. Ее выбирают по необходимости – насколько массивными окажутся свариваемые детали, насколько сложно их прогреть.
Конденсаторы должны с запасом выдерживать рабочее напряжение. Так, для 12-вольтового источника надо применять емкости не менее, чем на 16 вольт.
Готовые аппараты с Китая
Если нет желания заниматься самоделками, можно прибегнуть к помощи торговых интернет-площадок Юго-Восточной Азии. Существует два варианта решения проблемы:
- подобрать готовые сборки из батарей типоразмера 18650 (если предстоит разовая работа);
- купить готовый аппарат для точечной сварки (если подходящую сборку найти не удалось или предстоят масштабные работы).
В ценах 2021 года такое устройство обойдется от 1200 до 5000 рублей.
5000 W
Китайцы заморачиваться с названием не стали, и назвали этот аппарат просто – 5000 W. Он предназначен для приварки ленты толщиной 0,1 или 0,15 мм. Сварочный ток регулируется. Производитель обещает высокое качество соединения и красивый шов. Многочисленные положительные отзывы оставляют надежду, что это так.
BTL-02
Также неплохую репутацию имеет аппарат BTL-02.
Работает от аккумуляторов, заявленный наибольший ток – 1,1 кА. Варит никелированную сталь толщиной до 0,2 мм. Имеет защиту от сверхтока, перезаряда АКБ и т.д. Имеет 30 градаций настройки сварочного тока и 25 градаций настройки времени импульса. Декларируется, что электроды служат до 50 000 сварок. Потом их можно заменить.
LC-DB1
Этот аппарат относится к классу «ручек». Продавцы тщательно скрывают его технические характеристики, делая упор в описании на дизайн в стиле HighEnd и возможность работы в режиме Split – электроды разъединяются, их можно держать двумя руками на удобном расстоянии.
Все, что удалось найти — что аппарат предназначен для приварки никелевых полосок к аккумуляторам 18650. Зато цена – одна из самых низких. Решение о приобретении – за потенциальным покупателем.
Технология сварки и советы по соединению банок между собой
Как известно, контактная сварка состоит из двух операций:
- плотное сжатие заготовок;
- разогрев места контакта мощным импульсом тока.
Для прижатия соединяемых поверхностей во многих аппаратах применяются специальные струбцины. При сварке ячеек АКБ они не нужны – аккумулятор достаточно хрупкий предмет, не надо превышать усилие одной человеческой руки, чтобы не сломать банку. Возможно, для каждой ленты и даже для каждого типа аккумуляторов (корпуса делают из разного металла) придется подобрать параметры сварки. Ориентироваться надо на следующие цифры:
- минимальный ток – 500 А (если меньше, качество соединения страдает);
- максимальный ток – 1000 А (если больше, начинают обгорать электроды);
- длительность импульса – 15..20 мс.
По окончании процесса надо опробовать качество получившегося шва. Прочность должна быть такой, что рукой оторвать шинку от аккумулятора невозможно.
Для наглядности рекомендуем серию тематических видео.
Контактная сварка является надежным и щадящим методом соединения элементов 18650 в батарею. Очень важно освоить технологию, подобрать режимы, и тогда АКБ прослужит долго.
Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.
Аппарат точечной сварки своими руками
Многие просили меня поделиться информацией по этому полезному устройству. С удовольствием делюсь.
Хотел бы предупредить, что любые действия, которые вы делаете, при сборке данного устройства, Вы делаете на свой страх и риск. Автор не несет ответственно за любые действия или последствия сборки и использования данного устройства. Помните, что высокое напряжение опасно для вашего здоровья. Обеспечьте максимальную безопасность при сборке и эксплуатации этого устройства.
Продолжим.
Сразу скажу, что мой вариант сделан на скорую руку и очень топорно. Я и сам пока не определился, как же мне окончательно облагородить. Но это вполне рабочий вариант, с помощью которого я уже собрал 5 АКБ.
Для его изготовления понадобится:
1. Трансформатор от микроволновки мощностью 700 Вт минимум. Лучше от 1000 Вт микроволновки.
2. Провод сечением не менее 25 мм2. Я взял 32 мм2. — 1 метр. Вообще, чем короче по длине получится провод, тем меньше потерь будет.
3. Клеммники — 2 шт. Это по желанию. Можно и без них, если хорошо облудить концевики.
4. Кнопка. Рекомендую от той же микроволновки. Она выдерживает нагрузки и не горит.
5. Клеммники для питающего провода, чтобы аккуратно прицепиться к первичной обмотке.
6. Жала от 100 Вт. паяльника медные — 2 шт. для сварочных контактов.
Из инструмента:
1. Ножовка, стамеска для опиливания или вырубывания вторичной обмотки.
2. Паяльник 100 Вт, чтобы пропаять концы или припой и газовая горелка, для тех же целей.
Первым этапом нужно избавиться от вторичной обмотки. Ее отпиливаем и выбиваем. Можно конечно распилить по линии сварки корпус трансформатора, вынуть целиком вторичку и потом склеить эпоксидкой корпус, но после этого, говорят, корпус будет издавать треск.
Напомню, в стандартном трансформаторе от микроволновки первичная обмотка идет внизу, а вторичная вверху. Между ними есть шунты. Их нужно оставить.
При демонтаже вторичной обмотки не повредите первичную.
Теперь просовываем наш толстый провод на место вторичной обмотки, чтобы получилось 1-2 витка. Больше и не нужно. Т.к. чем больше витков, тем больше напряжение. А повышать его смысла нету.
После этого выравниваем концы отходящие от трансформатора нашей новой вторичной обмотки. Важно, чтобы они были одинаковой длины.
Лудим, пропаиваем концы провода и одеваем клеммники на концы нашего толстого провода.
Теперь обжимаем клеммники на проводах, которые будут питать первичную обмотку. Т.е. тот провод, который будет вставляться в обычную розетку.
На одном из проводов в разрыв ставите кнопку от микроволновки. Ставить ее лучше в месте, до которого удобно дотянуться.
А дальше уже идет полет фантазии, как сделать контактную группу, которая и будет у нас сваривать.
Я у знакомого взял контактные группы от 200 или 300 А предохранителей. Они медные и медь хорошая. Раздобыть можно в старых электрощитах.
Переделал их под держатели контактных электродов. Получилось не плохо. Контакт получается надежный. Не греется.
Всю конструкцию разместил на доске, толщиной 50. Что под руку подвернулось.
Замеры показали напряжение холостого хода 1,5 В. В режиме короткого замыкания 1,2 кажется.
К сожалению мои токовые клещи рассчитаны на ток до 400А, поэтому использовал расчетную методику.
По расчетам, ток в рабочем режиме должен быть в районе 1000-1200А.
Рекомендации по сварке. Контакты нужно прижимать плотно, чтобы не было зазора между привариваемой пластиной и корпусом батареи. В противном случае, пластину может прожечь, а также корпус батареи. Сильно давить тоже не стоит, т.к. тогда будет просто нагрев.
Контакты специально сведены к центру, чтобы расстояние между точками сварки было не больше 5 мм. На картинке они закорочены, т.к. находятся ниже высоты стандартной батареи 18650.
Простой аппарат для точечной сварки
Работа устройства очень проста. При нажатии на кнопку, которая установлена на сварочной вилке, происходит зарядка конденсаторов до 30 В. После этого на сварочной вилке появляется потенциал, так как конденсаторы подключены параллельно вилке. Для того чтобы сварить металлы соединяем их и прижимаем вилкой. При замыкании контактов происходит короткое замыкание, в результате чего проскакивают искры и металлы свариваются между собой.
Сборка аппарата для сварки
Припаиваем конденсаторы между собой.
Делаем сварочную вилку. Для этого берем два отрезка толстой медной проволоки. И припаиваем к проводам, изолируем места пайки изолентой.
Корпусом вилки будет служить алюминиевая трубка с пластиковой заглушкой, через которую будут торчать сварочные вывода. Чтобы вывода не проваливались, сажаем их на клей.
То есть к сварочной вилке идут четыре провода: два для сварочных электродов и два для кнопки.
Собираем устройство, припаиваем вилку и кнопку.
Измеряем напряжение на конденсаторах. Оно примерно равно 30 В, что вполне приемлемо.
Пробуем сваривать металлы. В принципе терпимо, учитывая то что я взял не совсем новые конденсаторы. Лента держится довольно неплохо.
Первое, что бросается в глаза, так это большее число конденсаторов, что существенно повышает мощность всего аппарата.
Далее, вместо кнопки – резистор сопротивлением 10-100 Ом. Я решил, что хватит с кнопкой баловаться – все заряжается само через 1-2 секунды. Плюс ко всему кнопка не залипает. Ведь ток мгновенного заряда также порядочный.
И третье это дроссель в цепи вилки, состоящий из 30-100 витков толстой проволоки на ферритовом сердечнике. Благодаря этому дросселю будет увеличено мгновенное время сварки, что повысит её качество, и будет продлена жизнь конденсаторов.
Конденсаторы, эксплуатирующийся в таком аппарате контактной сварки обречены на ранний выход из строя, так как такие перегрузки им не желательны. Но их с лихвой хватит на несколько сотен сварочных соединений.
Сморите видео сборки и испытаний
Контактная сварка с помощью одного суперконденсатора
Наверняка, при работе с аккумуляторами по их замене, вам требовалась контактная сварка. Так как литии-ионные батареи очень нежелательно паять обычным припоем, есть опасность перегрева. Покупать или мастерить дорогостоящее оборудование для двух-трех случаев точно не выгодно и затратно. А вот такой аппарат для контактной сварки доступен абсолютно каждому. Ведь он по сути состоит всего из одной детали, под названием - суперконденсатор.
Это почти такой же конденсатор, только высокой емкости. Обладающий всеми теми же плюсами, что и обычный конденсатор.
Понадобится
- .
- Толстая проволока, сечением не менее 2 кв. мм.
Изготовление простейшего аппарата для контактной сварки из суперконденсатора
Выпрямляем их кусачкам или плоскогубцами, чтобы они были очень ровные. Теперь с одной стороны у каждого отрезка напильником зачищаем край, снимая лаковую изоляцию.
Напряжение не должно превышать 2,7 В. Хотя, как видите на фото, у меня оно больше на одну десятую. Это конечно не критично, но лучше не рисковать.
Контактная сварка
Теперь разберемся как сваривать. Поскольку наш аппарат до невозможности простой, он не может регулировать длину импульсов. Вся задача тем самым ложится на вас. Поэтому выдержку придется делать интуитивно.
Вот пример, как припаять металлическую полоску к батарейке. Кладем полоску на батарейку. Теперь подносим контакты аппарата и тем самым быстро замыкаем его.
Все надежно и точно не отвалится. Главный упор делайте на тренировки, а дальше все пойдет как по маслу. Одной зарядки ионистора хватит на десяток таких сварок.
Смотрите видео
Лучшие компоненты для создания точечной сварки своими руками с Алиэкспресс (для сварки аккумуляторов)
несколько вариантов сварки, трансформатор для свч, щупы-электроды, никилиевые пластины, корпуса батареек, квинбатерриез.
Для начала список рабочих купонов для Алиэкспресс
Aliexpress — купон $8 при покупке от $80 (начнет работать с 6 мая). Выбираем Saudi Arabia и кликаем сюда.
Акция — зажигаем фонарики. Дают купоны $20 при покупке от $120 (за 3 зажженных фонарика), $25/$120 (за 6 фонариков). Раз в день по фонарику, заходим и кликаем по LIGHT UP.
Купоны можно будет использовать с 6-го мая 10:00 МСК до 13 мая 09:59.
Самый простой вариант контактной сварки для создания недорогого варианта — на базе трансформатора от микроволновки и недорогих компонентов с Али.
На фото список необходимых деталей и схематичное соединение.
В лоте есть все необходимое плюс информация по сборке. Понадобится трансформатор от старой микроволновки.
Плата управления позволяет выставить мощность импульса сварки и его длительность. Тиристор в комплекте на 100А.
Цена от 500 рублей за плату. Есть полностью собранные варианты.
Компоновка чуть другая, этот будет проще разместить в корпусе. Существует готовая панелька под эту плату.
Это усовершенствованный вариант на STM8, дисплей подключается отдельно, дисплей сразу в корпусе под монтаж.
Подходит не только для машинок SUNKKO, но и для DIY вариантов. Расстояние контактов регулируется от 1 до 4 мм, ток до 500А.
Это недорогой вариант держателей, один из самых бюджетных на Али.
В основании цанговый зажим, очень удобно менять стержни для сварки. Это расходный материал.
В лоте 10 шт. Это медные заточенные стержни, которые зажимаются в рабочую часть аппарата для точечной сварки. По мере износа меняются.
Это специальная лента для соединения сборок аккумуляторов. В зависимости от толщины (0.1. 0.2 мм) и ширины от 5мм и шире предназначены для пропускания определенного тока. Чем толще и шире — тем мощнее сборка. Существуют простые ленты, ленты для соединения аккумуляторов в несколько рядов или под углом, а также уже нарубленные пластины для готовых сборок. Обратите внимание на держатели аккумуляторов 18650.
Ну и последний ингредиент — это силовой трансформатор. Беглый поиск по Али дал несколько вариантов, но дешевле брать по месту. Ищите с исправной первичной обмоткой — вторичная повышающая не нужна. Доматываете вторичную своим толстым проводом (20-30 квадратов и выше). Чем толще провод, тем лучше. 2-3 витка достаточно. Трансформатор должен обеспечивать 2-3 вольта на выходе и ток до 100А.
Готовые машинки для точечной сварки. Чтоб не заморачиваться.
Это полный комплект в корпусе, с щупами для сварки, регулировкой. Цена не сильно высокая.
Собственно говоря, для чего это нужно.
Для батарей самостоятельного изготовления можно приобрести готовые наборы: корпус, фурнитура, плата управления, контакты. Изготовление не составит труда. Как говорится, просто добавь элементы 18650.
Лучшие аккумуляторы формфактора 18650 для переделки шуруповертов, для питания мощных устройств и электронных сигарет. Подходят для ремонта электроскутеров, самокатов и велосипедов. Честная емкость 3000мАч, долговременный ток разряда до 30А. Низкий саморазряд, низкое внутреннее сопротивление. Официальный магазин Queenbattery
Читайте также: