Точечная сварка ток напряжение

Обновлено: 20.05.2024

В жизни каждого «радиогубителя» возникает момент, когда нужно сварить между собой несколько литиевых аккумуляторов — либо при ремонте сдохшей от возраста АКБ ноутбука, либо при сборке питания для очередной поделки. Паять «литий» 60-ваттным паяльником неудобно и страшновато — чуть перегреешь — и у тебя в руках дымовая граната, которую бесполезно тушить водой.

Мне совершенно не хотелось ради нескольких сварок в год искать трансформатор, пилить его и перематывать. Хотелось найти ультрадешёвый и ультрапростой способ сваривать аккумуляторы электрическим током.

Мощный низковольтный источник постоянного тока, доступный каждому — это обычная б.у. АКБ от машины. Готов поспорить, что он у вас уже есть где-то в кладовке или найдётся у соседа.

дождаться морозов. Подойдите к бедолаге, у которого не заводится машина — он скоро побежит за новым свежим аккумулятором в магазин, а старый отдаст вам просто так. На морозе старая свинцовая АКБ может и плохо работает, но после заряда дома в тепле выйдет на полную ёмкость.

Чтобы сваривать аккумуляторы током от батареи, нам нужно будет выдавать ток короткими импульсами в считанные миллисекунды — иначе получим не сварку, а выжигание дыр в металле. Самый дешёвый и доступный способ коммутировать ток 12-вольтовой батареи — электромеханическое реле (соленоидное).

Проблема в том, что обычные автомобильные реле на 12 вольт рассчитаны максимум на 100 ампер, а токи короткого замыкания при сварке в разы больше. Есть риск, что якорь реле просто приварится. И тогда на просторах Алиэкспресс я наткнулся на мотоциклетные реле стартера. Подумалось, что если эти реле выдерживают ток стартера, причём много тысяч раз, то и для моих целей сгодится. Окончательно убедило вот это видео, где автор испытывает аналогичное реле:

Моё реле было куплено за 253 рубля и доехало до Москвы меньше, чем за 20 дней. Характеристики реле с сайта продавца:

Предназначено для мотоциклов с двигателем 110 или 125 кубов
Номинальный ток — 100 ампер сроком до 30 секунд
Ток возбуждения обмотки — 3 ампера
Рассчитано на 50 тыс. циклов
Вес — 156 граммов

Агрегат порадовал качеством — под контакты выведены два омеднённых резьбовых соединения, все провода — залиты компаундом для водонепроницаемости.

На скорую руку собрал «тестовый стенд», контакты реле замыкал вручную. Провод использовал одножильный, сечением 4 квадрата, зачищенные наконечники фиксировал клеммником. Для подстраховки снабдил одну из клемм к АКБ «страховочной петлёй» — если бы якорь реле решил бы пригореть и устроить короткое замыкание, я бы успел сдёрнуть клемму с АКБ за эту верёвку:

Испытания показали, что машинка работает на твёрдую пятёрку. Якорь очень громко стучит, а электроды дают чёткие вспышки; реле не пригорает. Чтобы не тратить никелевую полосу и не практиковаться на опасном литии, мучил лезвие канцелярского ножа. На фото вы видите несколько качественных точек и несколько передержанных:

Передержанные точки видны и на изнанке лезвия:

Едем дальше. Как показал эксперимент на лезвии, выдержать необходимую длину импульса для сварки вручную невозможно, надо делать управление от тактовой кнопки или на микроконтроллере.

Сначала нагородил простую схему на мощном транзисторе, но быстро вспомнил, что соленоид в реле хочет кушать аж 3 ампера. Порылся в ящике и нашёл взамен транзистору MOSFET IRF3205 и набросал простую схему с ним:

Схема довольно нехитрая — собственно, MOSFET, два резистора — на 1К и 10К, да диод, предохраняющий цепь от индуцированного соленоидом тока в момент обесточивания реле.

Сначала пробуем схему на фольге (с радостными щелчками жжёт дырки насквозь через несколько слоёв), потом достаём из загашника никелевую ленту для соединения аккумуляторных сборок. Коротко жмём кнопку, получаем громкую вспышку, и рассматриваем прожжённую дыру. Блокноту тоже досталось — прожгло не только никель, но и пару листов под ним :)

Даже сваренную двумя точками ленту разделить руками не выходит.

Очевидно, что схема работает, дело за тонкой настройкой «выдержки и экспозиции». Если верить экспериментам с осциллографом того же товарища с YouTube, у которого я подсмотрел идею с реле стартера, то на срыв якоря уходит около 21мс — от этого времени и будем плясать.

Пользователь Ютуба AvE тестирует скорострельность реле стартера в сравнении с SSR Fotek на осциллографе

Дополняем схему — вместо нажатий кнопки вручную доверим отсчёт миллисекунд Ардуине. Нам понадобятся:

Схема и принцип работы самодельной конденсаторной сварки

Виды сварки

Конденсаторная сварка является одним из видов контактной сварки, которую активно используют в промышленности, а также для выполнения сварных операций своими руками в быту.

Технологическая схема операции следующая: в конденсаторах при их зарядке от выпрямителя осуществляется накопление энергии, которая при разряде трансформируется в тепловую энергию.

С помощью этой энергии и осуществляется соединение кромок металлических изделий. Расскажем, как выполнить конденсаторную сварку своими руками: схема и описание технологии.

Конденсаторная сварка: что это такое

Конденсаторная сварка своими руками была разработана еще в 30-х годах XX века. Сегодня эта технология активно используется предприятиями промышленности и умельцами с целью выполнения бытовых сварных операций.

Особенно популярна такая технология в цехах ремонта кузовов транспортных средств: в отличие от дугового, при конденсаторном методе создания сварного шва не происходит прожигание и деформация тонких стенок листов кузовных деталей. В последующее время соединенным деталям кузова не нужна дополнительная рихтовка.

Такую технологию применяют в радиоэлектронике для соединения изделий, не паяющихся посредством обычных флюсов или выходящих из строя при перегреве.

Активно применяются аппараты конденсаторной сварки ювелирами при изготовлении и ремонте ювелирных украшений, на предприятиях, выпускающих коммуникационные шкафы, лабораторное, медицинское, пищевое оборудование, при строительстве зданий, мостов, инженерных коммуникаций.

Столь широкое распространение можно объяснить действием ряда факторов:

простая конструкция сварочного аппарата, который при желании можно собрать своими руками;
точечная сварка отличается относительно низкой энергоемкостью и малыми нагрузками, создаваемыми на электрическую сеть;
высокие показатели производительности, что крайне важно при серийном производстве;
возможность снизить термическое влияние на соединяемые поверхности, что позволяет сваривать детали малых размеров и работать с теми конструкциями, стенки которых чрезмерно тонки и могут деформироваться при обычной сварке.

На заметку! Достоинством технологии конденсаторной сварки является простота ее реализации: даже средний уровень квалификации позволяет мастеру создать качественные сварные швы.

Способ конденсаторной сварки изделия.

Правила осуществления сварных операций с помощью энергии конденсаторов регламентируются ГОСТ. Принцип технологии основывается на трансформации энергии электрического заряда, накопленного на конденсаторах, в тепловую энергию.

При соприкосновении электродов происходит разряд и образуется электрическая дуга краткого действия. За счёт выделяемого ею тепла кромки соединяемых деталей из металла плавятся, образуя сварной шов.

При конденсаторной сварке ток подается на сварной электрод в виде кратковременного импульса высокой мощности, который получается за счет монтажа в оборудование конденсаторов большой емкости.

В случае использования контактной сварки ток непрерывен. В этом заключается основное отличие этих видов выполнения сварных операций.

В итоге, мастер может достичь высоких показателей двух важных параметров:

на термический нагрев соединяемых деталей требуется гораздо меньше времени, что особенно ценно для производителей электронных компонентов;
ток, используемый для соединения деталей, обладает высокой мощностью, поэтому и сами сварные швы получаются более качественными.

В процессе сварных операций для крепления элементов и узлов разных изделий могут потребоваться разные по разновидности и назначению шпильки.

Достоинством конденсаторной сварки является возможность уменьшить площадь термического воздействия, снизить напряжение и свести к нулю риск деформации поверхностей ввиду высокой плотности энергии и кратковременности сварного импульса. Технология позволяет работать с цветными металлами с малой толщиной.

Также отметим, что огромным плюсом конденсаторного сварного аппарата является его компактность. Для применения такой технологии на практике не потребуется мощный источник питания, устройство можно заряжать между переносом электрода к следующей точке.

Выполняем конденсаторную сварку своими руками

Контактная сварка применяется сварщиками, поэтому купить заводской аппарат для ее выполнения несложно.

Модели, в отличие от агрегатов для точечной сварки, отличаются простой конструкцией, несложным управлением и стоят недорого, но многие умельцы все же принимают решение, собрать сварной аппарат конденсаторного типа своими руками. Это позволяет сэкономить деньги, реализовать собственный талант.

Температура сварки различных материалов.

Выполнения данного задания требует от мастера следующего:

найти в интернете нужную схему и подробное описание конструкционных особенностей агрегата;
уяснить механизм работы устройства;
подобрать актуальные материалы и приспособления: шпильки приварные, сварные электроды и т.п.

Механизм функционирования аппарата для конденсаторной сварки:

ток направляется через первичную обмотку питающего трансформатора, выпрямитель, представленный диодным мостом;
на диагонали моста осуществляется подача управляющего сигнала тиристора с кнопкой запуска;
в цепи тиристора вставлен конденсатор для накопления сварного импульса, который также нужно подключить к диагонали выпрямителя и первичной обмотке трансформаторной катушки.

Соединение участков металлических конструкций осуществляется при сильном электрическом влиянии, накопленном в двухполюсниках, а сам процесс делится на три категории:

Контактная сварка.
Предполагает плотное прижатие заготовок друг к другу с последующим соприкосновением электродов к данному месту. Энергия, подающаяся на ограниченное пространство настолько велика, что это приводит к быстрому расплавлению и дальнейшему прикреплению кромок деталей.
Ударная технология.
Также предполагает соединение отдельных деталей из металла в единую конструкцию, но электричество подается к месту сваривания в виде кратковременного удара. Такая технология позволяет уменьшить продолжительность сварной операции до 1,5 м/с;
Точечная техника.
При использовании такого вида сварки потребуется два медных контакта, касающиеся объекта с двух граней. В результате изделия скрепляются в точке прикосновения к электроду.

При необходимости навесить на тонколистовую металлическую конструкцию приборы, фиксируемые гайками, можно воспользоваться той же конденсаторной сваркой.

С ее помощью на стенку конструкции приваривается специальная шпилька для конденсаторной сварки, а уже на нее фиксируют прибор. Шпильку помещают напротив основного металла и настраивают оборудование для выполнения операции приварки.

Дуга плавит основание шпильки и соответствующую ему площадь основного металла, после чего изделие вводят в сварную ванну и фиксируют на поверхности до тех пор, пока металлы не остынут. На выполнение такого шва потребуются миллисекунды, но он будет надежен и долговечен.

Схема при конденсаторной сварке

Схема конденсаторной сварки.

Конденсаторная точечная сварка своими руками легко выполняется даже малоопытным сварщиком.

Ее основа ‒ электрическая схема с применением конденсаторов:

Первичная обмотка проводится через выпрямитель, представленный диодным мостом.
Затем она подключается к источнику напряжения.
Тиристор подает сигнал на мостовую диагональ и управляется кнопкой запуска.
Конденсатор подключается к сети тиристора, диодному мосту и выводится на первичную обмотку.
Зарядить конденсатор можно путем, включения вспомогательной цепи с выпрямителем и трансформатором.

Конденсаторная сварка аккумуляторов своими руками осуществляется в следующей последовательности действий со стороны мастера:

нажатие пусковой кнопки, запускающей временное реле;
включение трансформатора при помощи тиристоров, после реле отключается;
использование резистора с целью определения длительности импульса.

Требования к конденсаторной сварке

Сварные конденсаторы применяются в промышленном масштабе и в условиях небольших мастерских. В любом варианте нельзя нарушать технологию сварки для аккумуляторов своими руками, иначе сварные швы получаться низкокачественными.

Электрическая схема конденсаторной сварки.

Соблюдение следующих условий позволит получить действительно качественный результат работы:

обеспечьте подачу кратковременного импульса в течение временного промежутка до 0,1 с, а также последующее накопление энергозаряда от источника питания для нового импульса за максимально краткое время;
позаботьтесь о хорошем контакте свариваемых деталей путем достаточного давления электрода на детали в момент подачи сварочного импульса;
разжимание электродов производите с задержкой, дабы расплав остывал под давлением и улучшался режим кристаллизации металла сварного шва;
диаметр точки, образуемой на металле от контакта с электродом, должен быть крупнее, нежели самая тонкая свариваемая заготовка в 2 раза;
тщательно очистите поверхность свариваемых заготовок перед сваркой, дабы окисные пленки и ржавчина не спровоцировали существенное сопротивление для тока.

На заметку! Наиболее удачный вариант электродов для конденсаторной сварки – это омедненная проволока.

Конденсаторную точечную сварку осуществлять своими руками можно только при условии сборки агрегата с минимум двумя блоками: источником сварного импульса и сварочного блока. Также крайне важно предусмотреть возможность регулировки режима сварки и защиты.

Особенно важно придерживаться правил безопасной работы со сварным аппаратом, которые предполагают следующие пункты:

для защиты глаз от искр от сварного аппарата надевают специальную маску;
обезопасить кожу рук от ожога помогут перчатки, а тело – специальный защитный комбинезон;
на ноги сварщика надевают ботинки с подошвой из плотного материала, не позволяющего повредить пальцы и ступню при работе.

Конструкции контактного блока

Контактный блок конденсаторной сварки ответственен за фиксацию и перемещение сварных электродов. В большинстве случаев фиксация обоих стержней осуществляется вручную.

Схема конденсаторной сварки ударного типа.

Более качественный вариант обеспечивает надежную фиксацию нижнего стержня, но оставляет подвижным верхний стержень. В данном случае верхний медный прут закрепляется так, чтобы он свободно двигался в вертикальной плоскости. А нижний ‒ оставляют в неподвижном состоянии.

Также на верхней части монтируют регулятор винтового образца, позволяющий создавать дополнительное давление. Главное, чтобы верхняя площадка и основание энергоблока имели хорошую изоляцию друг от друга. Некоторые модели сверху оснащены фонарем, что делает работу более комфортной.

При конструировании конденсаторной сварки своими руками потребуется иметь следующие детали:

конденсатор, емкостью 1000-2000 мкФ, мощностью 10 В, напряжением 15;
трансформатор требуемого размера ‒ 7 см, произведенный из сердечника типа Ш40;
первичная обмотка, сделанная из трехсот слоев провода с диаметром 8 мм;
вторичная обмотка из десяти обмоток медной шины;
пусковик серии МТТ4К, включающий параллельные тиристоры, диоды и резистор.

На заметку! Если работа потребует соединения заготовок до 0,5 см, понадобится применить дополнительные коррективы в схему конструкции.

Особенности работы самодельного агрегата

Осуществить ударную конденсаторную сварку можно с помощью специального аппарата заводского производства, который продается в специализированных магазинах. Однако, вполне реально изготовить сварку конденсаторного типа самостоятельно в условиях маленькой мастерской.

Изготовленные своими силами агрегаты демонстрируют высокие эксплуатационные параметры и в работе не уступают заводским моделям.

Самодельный аппарат конденсаторной сварки.

Перед работой самодельному аппарату для сварки, использующему энергию конденсаторов, задают основные параметры функционирования:

напряжение в зоне контактной сварки металлоизделий;
вид и сила тока;
длительность действия сварного импульса;
число и размеры сварной проволоки, применяемой в работе.

Платы управления, присутствующие в конструкции и заводских, и самодельных сварочных агрегатов, предоставляют мастеру возможность привести поступающее напряжение и постоянную величину тока к стабильному значению. Самодельный агрегат важно оснастить переключателем для выполнения сварки электродами без особенных трудностей.

Самодельные агрегаты, как и заводские модели, долговечны, просты в использовании, если при их конструировании придерживаться схемы, технологических требований и норм безопасности.

А технические параметры изготовленной своими силами модели должны соответствовать характеристикам заводских конструкций. Тогда аппарат позволит даже малоопытному сварщику выполнять надежные и долговечные сварные швы методом конденсаторной сварки.

Но не стоит забывать, что весомая доля успеха при выполнении сварочных операций зависит от тщательности подготовительных работ. Обязательно позаботьтесь о том, чтобы свариваемые поверхности не имели загрязнений, слоя пыли, ржавчины перед началом работы.

Такие дефекты могут свести на нет усилия сварщика, став преградой для качественного соединения расплавленных кромок изделий.

Подведем итоги

Конденсаторная сварка актуальна при необходимости соединить детали из цветных металлов в единую конструкцию.

Технология имеет ряд достоинств, среди которых особенно ценна возможность уменьшить площадь термовоздействия, снизить напряжение и устранить риск деформации металлоповерхностей. Аппараты для конденсаторной сварки просты в использовании и легко собираются своими руками, что позволяет сэкономить.

Самодельная точечная сварка

Самыми простыми в изготовлении являются сварочные аппараты контактной точечной сварки переменного тока с нерегулируемой силой тока. Управление процессом сварки осуществляется изменением продолжительности электрического импульса - с использованием реле времени или вручную с помощью выключателя.

Самодельный аппарат точечной сварки

Прежде чем рассматривать конструкции самодельных аппаратов для контактной точечной сварки, следует напомнить закон Ленца-Джоуля: при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику (Q=I 2 •R•t). Это значит, что при токе 1000А на плохо выполненных соединениях и тонких проводах теряется примерно в 10000 раз больше энергии, чем при токе 10А. Поэтому нельзя пренебрегать качеством электрической цепи.

Трансформатор. Основная составляющая часть любого оборудования для контактной точечной сварки - силовой трансформатор с большим коэффициентом трансформации (для обеспечения большого сварочного тока). Такой трансформатор можно сделать из трансформатора от мощной микроволновой печки (мощность трансформатора должна быть около 1 кВт или выше) питающего магнетрон.

Микроволновая печь

Повышающий трансформатор микроволновки

Эти трансформаторы отличаются своей доступностью и большой мощностью. Такого трансформатора хватит для аппарата точеной сварки, способного сваривать стальные листы толщиной 1 мм. Если потребуется более мощный аппарат точечной сварки, то можно использовать два (и более) трансформатора (как это организовать описано ниже).

В микроволновке, для работы магнетрона необходимо очень высокое напряжение (около 4000В). Поэтому трансформатор питающий магнетрон, не понижающий, а повышающий. У его первичной обмотки количество витков меньше, чем у вторичной, а толщина обмоточного провода больше.

На выходе таких трансформаторов до 2000В (на магнетрон подается напряжение удвоенное удвоителем), поэтому не стоит проверять работоспособность трансформатора включая его в сеть и измеряя напряжение на выходе.

От такого трансформатора нужен магнитопровод и первичная обмотка (та, где меньше витков и провод толще). Вторичная обмотка срезается ножовкой или отрубается стамеской (если магнитопровод надежно сварен, а не склеен), выбивается стержнем или высверливается и выковыривается. Необходимость в высверливании возникает, когда обмотка набита в окно очень плотно и попытка её выбить может привести к разрушению магнитопровода.

Удаление вторичной обмотки трансформатора зубилом

Срезанная ножовкой вторичная обмотка трансформатора

Удаление вторичной обмотки трансформатора

При удалении вторичной обмотки нужно стараться не повредить первичную обмотку.

Кроме двух обмоток, в трансформатор могут быть вмонтированы шунты, ограничивающие ток, их тоже обязательно нужно убрать.

Магнитопровод с первичной обмоткой и шунтами

После извлечения из трансформатора ненужных элементов, наматывается новая вторичная обмотка. Для обеспечения большого тока, близкого к 1000А, необходим толстый медный провод, площадью сечения более 100 мм 2 (провод диаметром более 1 см). Это может быть либо один многожильный провод, либо пучок нескольких проводов небольшого диаметра. Если изоляция провода толстая и мешает сделать достаточное количество витков, то её можно снять, а провод обмотать тканевой изолентой. Длина провода должна быть наименьшей из возможной, чтобы не создавать дополнительного сопротивления.

Готовый трансформатор для точечной сварки

Делается 2-3 витка. На выходе должно получиться около 2В, этого будет достаточно. Если удастся впихнуть в окна трансформатора больше витков, то выходное напряжение будет больше, следовательно будет дольше ток (в сравнении с меньшим количеством витков провода такого же диаметра) и мощность аппарата.

Если есть два одинаковых трансформатора, то их можно объединить в один, более мощный, источник тока. Это может потребоваться когда в наличии два трансформатора с недостаточной мощностью или когда требуется сделать своими руками аппарат точечной сварки для работы с более толстым металлом.

Например, в случае недостаточно мощных трансформаторов, каждый из трансформаторов мощностью 0,5 кВт имеет входное напряжение 220В, выходное напряжение равно 2В при номинальном токе 250А (значение взято для примера, пусть кратковременный ток сварки будет 500А). Соединив одноименные выводы первичных и вторичных обмоток, получим устройство, в котором при том же значении напряжения (2В) номинальное значение выходного тока составит 500А (почти также удвоится и ток сварки, будут больше потери из-за сопротивлений).

Схема соединения двух трансформаторов

При этом, показанные на схеме соединения в цепи вторичных обмоток должны быть на электродах, то есть в случае двух трансформаторов мощностью 0,5 кВт будет два одинаковых провода диаметром 1 см, концы которых соединены с электродами.

Если есть два достаточно мощных трансформатора и нужно увеличить напряжение, а размеры окна магнитопровода не позволяют сделать нужное количество витков толстым проводом на одном трансформаторе, то вторичные обмотки двух трансформаторов соединяются последовательно (один провод протягивается через два трансформатора), с одинаковым количеством витков на каждом трансформаторе. Направление витков должно быть согласованно, чтобы не получилось противофазы и как следствие, напряжения на выходе близкого к нулю (сначала можно поэкспериментировать с тонкими проводами).

Обычно в трансформаторах одноименные выводы обмоток всегда обозначены. Если по каким-либо причинам они неизвестны, то их можно определить, поставив простой эксперимент, схема которого изображена ниже.

Схема определения выводов трансформаторов

Здесь входное напряжение подается на последовательно соединенные первичные обмотки двух одинаковых трансформаторов, а на выходе, образованном последовательным соединением вторичных обмоток, включен вольтметр переменного напряжения. В зависимости от направления включения обмоток может быть два случая: вольтметр показывает какое-то напряжение или напряжение на выходе равно нулю. Первый случай свидетельствует о том, что и в первичной, и во вторичной цепях объединены между собой разноимённые выводы соответствующих обмоток. В самом деле, напряжение на каждой из первичных обмоток равно половине входного и трансформируется во вторичных обмотках с одинаковыми коэффициентами трансформации. При указанном включении вторичных обмоток напряжения на них суммируются и вольтметр дает удвоенное значение напряжения каждой из обмоток. Нулевое показание вольтметра свидетельствует о том, что равные по значению напряжения на последовательно включенных вторичных обмотках трансформаторов имеют противоположные знаки и, следовательно, какая-либо из пар обмоток объединена одноименными выводами. В этом случае, изменив, например, последовательность соединения выводов первичных обмоток так, как это показано на рисунке (б), получим на выходе удвоенное значение выходного напряжения каждой из вторичных обмоток и можно будет считать, что обмотки трансформатора соединены разноименными выводами. Очевидно, что такой же результат можно получить изменив последовательность соединения выводов вторичных обмоток.

Чтобы сделать своими руками более мощный аппарат точечной сварки можно соединить подобным же образом больше трансформаторов, если только это позволяет сделать сеть. Слишком мощный трансформатор будет вызывать большое падение напряжения в сети, приводить к срабатыванию предохранителей, миганию лампочек, жалобам соседей и т.п. Поэтому мощность самодельных аппаратов для точечной сварки ограничивают обычно значениями, которые обеспечивают силу сварочного тока в 1000-2000А. Нехватку силы тока компенсируют увеличением времени сварочного цикла.

Электроды. В качестве электродов используются стержни (прутки) из меди. Чем толще будет электрод тем лучше, желательно чтобы диаметр электрода не был меньше диаметра провода. Для аппаратов небольшой мощности подходят жала от мощных паяльников.

Медный пруток

Электроды для точечной сварки

Электрод для точечной сварки

Электроды необходимо периодически подтачивать, т.к. они теряют форму. Со временем они стачиваются полностью и требуют замены.

Как уже писалось, длина провода, идущего от трансформатора к электродам, должна быть минимальной. Также должно быть минимум соединений, т.к. на каждом соединении происходит потеря мощности. В идеале на оба конца провода надеваются медные наконечники, через которые провод соединяется с электродами.

Наконечники должны быть спаяны с проводом (жилы провода тоже должны быть спаяны). Дело в том, что со временем (возможно и при первом же запуске), в месте контактов происходит окисление меди приводящее к росту сопротивления и большой потере мощности, из-за чего аппарат может перестать сваривать. Плюс при обжиме наконечников площадь контакта меньше чем при пайке, что тоже увеличивает сопротивление контакта.

Из-за большого диаметра провода и наконечника для него, спаять их непросто, однако облегчить эту задачу могут продающиеся луженые наконечники под пайку.

Неспаянные соединения наконечников с электродами тоже создают дополнительное сопротивление и окисляются, но т.к. электроды должны быть съемными, неудобно каждый раз при замене отпаивать старые и припаивать новые. Тем более это соединение гораздо проще очистить от окислов, чем конец многожильного провода обжатого наконечником.

Органы управления. Единственными органами управления могут быть рычаг и выключатель.

Сила сжатия между электродами должна быть достаточной для обеспечения контакта свариваемых деталей меду электродами, и чем толще свариваемые листы, тем больше должна быть сила сжатия. На промышленных аппаратах эта сила измеряется десятками и сотнями килограмм, поэтому рычаг стоит делать подлиннее и покрепче, а основание аппарата помассивнее и с возможностью крепления струбцинами к столу.

Большое усилие прижима у самодельных аппаратов для точечной сварки можно создать не только рычажным, но и рычажно-винтовым зажимом (винтовая стяжка между рычагом и основанием). Возможны и другие способы, требующие различного оборудования.

Выключатель должен устанавливаться в цепь первичной обмотки, потому что в цепи вторичной обмотки очень большой ток и выключатель будет создавать дополнительное сопротивление, кроме того контакты в обычном выключателе могут намертво свариться.

В случае рычажного прижимного механизма, выключатель следует монтировать на рычаге, тогда одной рукой можно давить на рычаг и включать ток. Вторая рука останется свободной для придерживания свариваемых деталей.

Эксплуатация. Включать и выключать сварочный ток необходимо только при сжатых электродах, в противном случае возникает интенсивное искрение, приводящее к подгоранию электродов.

Желательно использовать принудительное охлаждение аппарата с помощью вентилятора. При отсутствии последнего нужно постоянно контролировать температуру трансформатора, токопроводов, электродов и делать перерывы, чтобы не допустить их перегрева.

Результаты точечной сварки

Качество сварки зависит от приобретенного опыта, который сводится в основном к выдерживанию необходимой продолжительности токового импульса на основании визуального наблюдения (по цвету) за сварной точкой. Подробнее про выполнение точечной сварки написано в статье Контактная точечная сварка.

Видео:

При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.

Как работают аппараты контактной точечной сварки

Одним из методов сплавления является точечная контактная сварка. Ее суть заключается в плотном соединении в определенной точке двух деталей и пропускании через место контакта электрического тока.

Аппараты точечной контактной сварки востребованы во многих отраслях промышленности. Для применения в быту их научились делать своими руками, используя трансформаторы или систему конденсаторов.

Фазы процесса

Можно выделить три фазы в процессе точечной сварки. В первой фазе происходит сжатие заготовок, которое приводит к пластической деформации в точке контакта. Для этого аппарат контактной сварки оборудован специальными клещами или другими схожими приспособлениями.

Во второй фазе происходит подача тока в область контакта, что вызывает плавление металла в точке соединения и образование расплавленного ядра. Пока проходит ток, ядро расширяется до максимума. Сжатие соединяемых изделий вызывает появление плотного пояса вокруг жидкого ядра, который препятствует растеканию расплавленного металла.

В третьей фазе сварочный ток выключается, металл остывает и кристаллизуется. Для снятия напряжений при охлаждении прижимное усилие сохраняется еще некоторое время.

Виды оборудования

При точечной контактной сварке аппарат может выдавать ток разного рода и частоты. По этим отличительным признакам сварочное оборудование разделяют на четыре класса:

контактная точечная сварка на переменном токе;
низкочастотная контактная сварка;
устройства конденсаторного типа;
сваривание постоянным током.

Существует многоточечные станки контактной сварки для сварки сеток на производстве. В таких аппаратах одновременно происходит сваривание в нескольких точках. Любое оборудование имеет свои плюсы, но самыми популярными стали одноточечные устройства переменного тока.

Работа на переменном токе

Аппарат контактной сварки, работающий на переменном токе, представляет собой трансформатор, во вторичной обмотке имеющий два электрода. В качестве материала для электродов контактной точечной сварки применяется медь. Между электродами помещают детали, которые специальным устройством прижимают друг к другу.

В первичной обмотке находится тиристорный модуль, через который питающее напряжение 220 В или 380 В поступает на обмотку. Подавая управляющий сигнал на тиристор, можно получить необходимую длительность тока для контактной точечной сварки. Изменяя угол открытия тиристора, можно регулировать форму сигнала, который приходит на вторичную обмотку.

В случае применения нескольких первичных обмоток можно получить набор коэффициентов трансформации, комбинируя их соединение. В результате во вторичной обмотке получается несколько уровней напряжения и тока. Это позволяет аппарату контактной точечной сварки работать в разных режимах.

Для управления оборудованием имеется дополнительный блок, который имеет реле, управляющую панель и схему контроллера.

Оборудование на конденсаторах

Аппарат для точечной контактной сварки может состоять из блока заряда конденсаторов, большой батареи емкостей, управляющего блока и электродов с механизмом прижима заготовок.

Принцип контактной сварки лежит в первоначальном достаточно длительном накоплении электрической энергии на обкладках конденсаторов и мгновенном ее выбросе при создании искусственного короткого замыкания через точку контакта.

Возможность накопления заряда в емкостной батарее позволяет использовать оборудование меньшей мощности по сравнению с другими сварочными аппаратами.

Благодаря постоянству емкости батареи получается нормированное выделение энергии на один сварочный импульс, что позволяет получать стабильный результат независимо от изменения сетевого напряжения и других характеристик сети.

Конденсаторная контактная сварка длится миллисекунды, что приводит к мощному выделению энергии в маленькой области контакта. Это позволяет применять ее при сварке сплавов с высокой теплопроводностью типа меди, а также металлов с разными тепловыми характеристиками.

Конденсаторные аппараты контактной точечной сварки с жесткой характеристикой, быстрым разрядом, широко используются в радиоэлектронике и приборостроении.

При расчете необходимой энергии на сварку того или иного соединения можно использовать формулу:

где С – емкость в фарадах, W – энергия в ваттах; U — зарядное напряжение в вольтах. Включая в контур заряда активное переменное сопротивление, можно регулировать величину зарядного тока, время заряда и потребляемую мощность.

Где применяют метод

Особенностью точечной контактной сварки является краткое воздействие на соединяемые изделия (от единиц миллисекунд до нескольких секунд), сварочный ток в несколько тысяч ампер и напряжение величиной от 1 до 2-3 вольт. При этом необходимо усилие в точке сварки от десятков до сотен килограмм. Маленькая площадь контакта приводит к малой области расплавления металла.

Благодаря этим особенностям точечную сварку используют при сваривании металлов толщиной от единиц микрон до 20-30 мм. Эти возможности обеспечили ее применение в радиоэлектронике, производстве приборов, авиационной и автомобильной промышленности, строительстве и многих других отраслях.

Невозможно представить авторемонтные мастерские без сварочных аппаратов точечной контактной сварки. При устранении вмятин они незаменимы. Все автомобили и самолеты созданы с использованием контактной сварки. Практически все литиевые батареи в ноутбуках соединены с помощью односторонней контактной точечной сварки.

Плюсы и минусы технологии

Широкое распространение технология получила из-за простоты и удобства использования сварочного оборудования, высокой производительности. Аппарат может обеспечить несколько сотен свариваний в минуту при малых затратах электроэнергии, при этом не выделяет никаких вредных веществ в атмосферу.

Технология легко поддается автоматизации. Для сварки не нужно сварочной проволоки, присадок и флюсов. Соединение получается прочным и без остаточных деформаций.

Единственный недостаток заключается в негерметичном соединении изделий. Аппарат работает прерывисто, производя соединение в отдельных точках, поэтому о герметичности речь не идет.

Возможные дефекты

При точечной сварке прочность соединения такова, что разрушения возникают в основном металле, так как сварные точки имеют большую толщину. Продолжительность сваривания и прижимное усилие имеют решающее значение. Если неправильно их рассчитать, то аппарат будет варить с дефектами.

Имеется три основных вида дефектов:

отклонения литой зоны от оптимума, ее смещение от точки контакта;
неполный провар в точке контакта:
изменение физико-химических свойств металла в точке сварки.

Самым опасным является отсутствие литой области. Происходит тепловое склеивание, при котором соединение выдерживает незначительные нагрузки. При переменных нагрузках и температурных перепадах происходит разрыв соединения.

Прочность нарушается при сильном давлении электродов аппарата контактной сварки, что вызывает вмятины. Также ослабляется прочность при выплесках металла.

Причины дефектов

Непровар часто обусловлен малым током или изношенностью контактной площадки электродов. Маленький ток может быть связан со слишком малым промежутком между сварными точками, что вызывает сильное шунтирование. Брак определяется визуальным осмотром и использованием специального оборудования.

Наружные трещины появляются от чересчур большого импульсного тока аппарата, слабого сжатия, загрязнения сварочной области, что изменяет параметры сварочной цепи. Изъян обнаруживается визуальным осмотром при использовании лупы.

При глубоких вмятинах от электрода необходимо разобраться с его контактной частью. Возможно, причина в слишком малом радиусе кривизны контактной площадки и слишком большом прижимном усилии. Дефект определяется визуально.

Причиной того, что при внутреннем выплеске металл вытекает в область между заготовками, может быть превышение сварочного тока аппарата, времени сварки и недостаток сжатия. Изъян определяется специальными приборами, может зафиксироваться и визуально из-за неплотного соединения деталей.

Внешний выплеск происходит при превышении длительности и силы тока, малом прижиме и перекосе электродов. Это можно заметить невооруженным глазом.

Внутренние трещины возникают от комбинации причин типа чрезмерный ток, длительность воздействия, загрязненная поверхность недостаточное сжатие и отсутствие поковочного воздействия в процессе кристаллизации. Изъяны выявляют специальной аппаратурой.

Смещение ядра возникает из-за неправильной установки электродов аппарата контактной сварки и их загрязнения. Причиной прожога являются недостаточный прижим соединяемых изделий, их загрязнения.

Устранение изъянов производится повторением процесса сварки. Если нельзя сваривать, например, недопустим повторный нагрев изделия, то дефектную область лучше высверлить и поставить заклепку.

Читайте также: