Контактная сварка с помощью одного суперконденсатора

Точечная сварка под микроскопом

Контактная сварка с помощью одного суперконденсатораХомяки приветствуют вас, друзья! Сегодняшний пост будет посвящен аппарату для точечной контактной сварки аккумуляторов типа 18650 и прочих. В ходе соберем такое устройство, разберем основные принципы его работы и детально изучим сваренные места под микроскопом.

Аккумуляторам сегодня придётся нелегко. Казалось бы сварочный аппарат, который в буквальном смысле состоит из одного трансформатора и контроллера, что тут может пойти не так?!

Представьте себе, что одним прекрасным утром у вас сдох шуруповёрт.

Крутить шурупы отверткой не царское дело, потому нужно решать проблему. Виновниками этого происшествия стали никелевые аккумуляторы, которые преждевременно отправились в Вальхаллу пить вино и сражаться на мечах.

На смену им пришли компактные, высокотоковые литий-ионные аккумуляторы, которые по характеристикам в разы превосходят своих предшественников.

По технологии такие банки соединяются точечной контактной сваркой, которая приваривает токопроводящую ленту к телу аккумулятора. Использовать паяльник тут не рекомендуют из-за возможного перегрева внутренностей батареи, что может привести к преждевременному выходу ее из строя. Устанавливаем на сборку так называемую BMS плату с балансиром и собираем шуруповёрт. Теперь он работает как новенький.

На идею создания сварочного аппарата меня подтолкнул Витя. Человек который ремонтирует в буквальном смысле всё.

Для перепаковки аккумуляторных батарей в различных устройствах он как раз применяет аппарат для точечной контактной сварки.

Соединение тут получается настолько прочным, что лента в буквальном смысле отрывается с потрохами. Меня впечатлил данный аппарат, и нужно было разобраться что и как в нем работает.

На самом деле тут все оказалось довольно просто.

Сердцем устройства выступает трансформатор от микроволновки с перемотанной вторичной обмоткой, и контроллер который обеспечивает подключение первичной обмотки МОТ-а к питающему напряжению сети на необходимое время для формирования сварочного импульса.

Так же нам понадобиться блок питания для контроллера, пару медных кабельных наконечников, сетевой провод сечением в 1.5 кв. мм. и корпус, в котором разместиться все электроника. У меня давно валялся 700 Вт МОТ с отрезанной вторичной обмоткой, как раз появился повод куда-то его пристроить.

Извлекаем магнитные шунты и аккуратно зачищаем отверстия куда будет вставляться толстый провод. Особое внимание уделяем краям, они довольно острые и легко могут повредить изоляцию кабеля.

Что касательно самого кабеля, тот тут лучше не экономить и взять вот этого товарища. РКГМ сечением 25 кв. мм. Производство Россия «Рыбинсккабель».

Это хитрый многожильный провод с изоляцией из кремний-органической резины повышенной твердости, в оплетке из стекловолокна пропитанного эмалью или теплостойким лаком. Он очень тонкий и гибкий.

Изоляция провода абсолютно равнодушна к повышенным температурам, пламя зажигалки едва способно вызвать хоть какое-то тление. Длина термостойкого змея 2.2 метра.

Внутренние отверстия магнитопровода смажем вазелином. Ту же процедуру проводим с кабелем.

Несмотря на то, что кабель достаточно тонкий по сравнению со своими более дешевыми собратьями, в трансформатор нужно попытаться вместить 4-5 витков. Но вот незадача. 700 Вт МОТ позволяет вместить в себя только 3 витка.

Не беда! На помощь приходит система рычагов и отвёрток. В общем, включив смекалку и мотаем 4 витка в такой небольшой трансформатор.

Кабельные наконечники. Хорошие, медные, на 25 квадратов. По технологии их нужно обжать специальным гидравлическим прессом. Пайка тут не рассматривается из-за возможного нагрева провода в процессе дальнейших экспериментов.

Обжим провода тут проходит в 6- гранной матрице, которая равномерно обжимает медную гильзу со всех сторон, создавая качественное соединение. После опрессовки на наконечнике могут образоваться небольшие ушки, их необходимо удалить с помощью напильника.

В результате у нас получатся красивые обжатые наконечники на концах провода.

Теперь их необходимо соединить к медным шинам на ручке для контактной сварки. Болт тут диаметром 8 мм и длинной 20 мм. Обязательно устанавливаем шайбу Гровера, она обеспечит надежный прижим, если соединительный узел ослабится в процессе работы.

Самую простую ручку для контактной сварки можно заказать на алиэкспресс. Но мне приглянулся более продвинутый вариант созданный одним народным умельцем. Зовут его Генадий Збукер. Он сам собирает сварочные аппараты, дополняет их ручками которые сам проектирует и печатает на 3D принтере.

Называется такая конструкция держатель электродов точечной сварки «ZBU 5.1» с кнопкой и пружинами. 3D модели ранних версий, таких ручек можно найти на сайте Thingiverse, автор позаботился чтобы при желании каждый мог собственноручно сделать подобный держатель для электродов.

Это заслуживает уважения! Так же у него на сайте можно заказать расходные материалы (не реклама, а рекомендация).

Что касаемо ручки для контактной сварки. Выполнена она довольно качественно. Печать корпуса тут осуществляется ABS пластиком. Особенность версии «5.1» в том, что на борту есть два вентилятора, которые способны охлаждать медные шины в процессе непрерывной работы. Питаются они от 5 вольт через разъем micro USB. Ток потребления не более 300 мА.

Из практики скажу, что нагреть ручку за время всех экспериментов мне так и не удалось. Электроды тут подпружиненные и имеют кнопку «концевик», которая при определенном усилии прижима срабатывает и дает команду на сварку.

Это сжатие обеспечивает хороший электрический контакт со сварными поверхностями, гарантирует повторяемость качества сварных точек, устраняет образование искр и прожогов аккумуляторов. Именно из-за нагрева и одновременному сжатию заготовок такой способ сварки называли «электрической ковкой».

При желании конструкцию электродов на ручке можно изменить для двухсторонней сварки.

Электроды выполнены из жаропрочной хромовой бронзы БрХЦр.

Поскольку электроды при сварке быстро изнашиваются, к ним предъявляются требования по стойкости сохранения формы при нагреве до 600 градусов и ударных усилиях сжатия до 5 кг на квадратный миллиметр.

В процессе работы такие электроды особо не прилипают и не обгорают. Импульс тока сварки аккумуляторов должен быть очень коротким, иначе есть шанс прожечь дыру в корпусе, что приведет к выходу его из строя.

Задача по управлению длительности импульса лежит на довольно простом контроллере, который был взят с одного сайта. Устройство собрано на базе Arduino NANO, с применением жидкокристаллического дисплея для вывода полезной информации. Управление по меню осуществляется с помощью энкодера. Элементарно и просто подумал я, и начал собирать устройство из имеющихся в хозяйстве модулей.

Функционал контроллера довольно простой. Он выдает два последовательных импульса с паузой между ними. Первый импульс называется «присадочным», а второй «основным». Он приваривает металл друг к другу.

Все переменные времени импульса регулируются с помощью энкодера, включая паузу между ними. Управление силовым трансформатором осуществляется c помощью довольно мощного симистора на 40 А. Он устанавливается по входу первичной обмотки.

Маркировка BTA41-600.

Для удобства пользования контроллером, все его модули можно разместить на одной плате. Это позволит не путаться в куче проводов идущих от ардуины. Травим плату и смотрим как все функционирует.

Лампочка мигает, значит схема собрана правильно. Вид самодельных плат на сегодняшний день постепенно уходит в закат, потому что их производство выгодней заказывать в Китае.

Цена правда от размеров во многом зависит, но это уже другой вопрос.

Размещаем модули контроллера для контактной сварки согласно своим указанным местам. Вы уже наверное обратили внимание, что контакты на плате позолоченные. Интересно было посмотреть как они себя покажут в процессе пайки.

Особенность позолоченных контактов заключается в том, что они не подвержены различным видам окисления на поверхности металла, что позволяет хранить платы довольно длительное время. Это актуально для больших производств.

Также припой растекается по таким контактам как масло по сковороде.

После сборки устройства на плату ардуины нужно загрузить скетч. Делаем это через программу FL Prog буквально в несколько кликов. Программа за пару секунд заливается в мозг и на экране высвечивается все нужные настройки для дальнейшей сварки.

Теперь сделаем красивую панель управления. Для этого нужно разметить все необходимые окна и будущие отверстия на пластиковой панели. Окна аккуратно вырезаем бормашиной, а отверстия сверлим тем шуруповёртом, который мы отремонтировали в начале.

Размещаем внутри корпуса МОТ, импульсный блок питания на 12 вольт и запихиваем внутрь сетевой провод. Длина его полтора метра. Распределяем все необходим провода по своим разъемам, и в принципе все. С электроникой разобрались.

В результате всех манипуляций у нас получился довольно красивый контроллер для точечной сварки. Силовые провода выводятся через отверстия в верхней крышке корпуса.

Тут же разместился разъем для подключения кнопки «концевика». Все эстетично и просто. Вроде как показалось мне. Все подписчики канала знают, что ничего просто так не бывает. Что-то, да должно пойти не так.

И это один из тех случаев! Пора проверить аппарат в деле.

Для сварки возьмем старый аккумулятор и никелевую ленту толщиной 0.15 мм. Установим время сварки 20 мс для каждого импульса. Это соответствует одному периоду переменного напряжения из сети.

Если там 50 Гц, то это одна пятидесятая. В результате испытаний оказалось, что на самых коротких выдержках времени, ленту не то чтобы варит, а прожигает насквозь.

Теперь это не аккумулятор, а сплошная вентиляция…

На других банках сварка проходила несколько иначе, прожиг был меньше, но зато лента между электродами разогревалась до красна. Это было довольно любопытно.

При том на одних аккумуляторах лента приваривалась так, что ее практически не оторвать, а на других при том же времени сварки эффекта не было вообще. Лента в прямом смысле отлипала от корпуса, оставляя только две вмятины на металле.

Разобраться в проблеме помог цифровой осциллограф, который способен записать сигнал для его дальнейшего изучения.

Причиной прожига аккумуляторов стало время работы силового трансформатора, которое не соответствует установленным значениям. Проблема тут явно программная, так как скетч разработчика неоднократно загружался на другую ардуинку, но результата это не дало.

Сейчас по нашим установленным параметрам сигнал на оптопаре должен быть 10 и 60 мс. А по факту это время в несколько раз затянуто, 80 и 125 мс.

Естественно этого времени хватает чтобы перегреть никелевую пластину между электродами и в некоторых аккумуляторах прожечь дно.

Если среди вас есть программисты, у меня просьба, посмотрите код и исправьте там ошибку. Это хороший с точки зрения простоты и повторения проект, но он оказался с котом в мешке. Мы пытались разобраться в дебрях данного кода, но максимум на что хватило знаний так это на визуализацию картинки при загрузке программы.

В общем далекий я в этих делах, да и ладно!

Нужно выходить из ситуации.

В Китае есть готовые контроллеры для точечной сварки, заказываю и жду. Это одна из самых продвинутых версий плат. Модель NY-DO2X. Кроме того что она дает двойной импульс с паузой, так еще тут есть возможность регулировать мощность. Симистор тут установлен BTA100 рассчитанный на ток в 100 ампер. Рабочее напряжение 1200 В.

Размечаем и выпиливаем отверстия под новую панель управления. На этом этапе не торопимся чтобы не отрезать чего нибудь криво. На плате видим несколько разъемов. На первый слева подается переменное напряжение номиналом в 9 вольт.

На второй подключается кнопка от держателя электродов или внешняя педаль. Второй вариант хороший, если у вас ручка без кнопки, или же вам просто нравится работать с педалями.

Трансформатор для питания платы можно выковырять из какого-нибудь старого блока питания от домашнего телефона. Тока в 300 мА хватит с головой.

В общем пробуем варить ленту к аккумулятору. Нажимаем на ручку, идет импульс и что у нас тут. Проварка толком не произошла и лента прилипла к электродам. Такое чувство как будто у трансформатора на 700 Вт не хватает мощности для проварки ленты на коротких выдержках. Не вопрос, одеваюсь и еду на радиорынок за более мощными микроволновочным МОТ-ами.

Слева направо трансформаторы: 700 Вт, 800 Вт и 900 Вт. Чем больше магнитопровод, тем больше мощность. Тут видно на сколько 900 Вт вариант больше своего предшественника. Размеры: длина 106 мм, высота 89 мм, ширина 66 мм.

Более продвинутые сварочники можно делать на софМОТах от отечественных микроволновок, но во-первых для них нужен огромный корпус, во-вторых это вес, в-третьих рука на такой редкий артефакт не у каждого поднимется. Не будем злить бога, и пустим под нож трансформатор привезенный с радиорынка. Спиливать вторичную обмотку удобней всего ножовкой по металлу. Медь довольно мягкая, потому режется довольно быстро.

Выбиваем провод из сердечника железным стержнем.В общей сложности данная операция занимает 20 минут. Медные косы не выбрасываем, а сдаем на металл и покупаем пиво.

Обязательно извлекаем магнитные шунты, которые установлены для мягкой работы магнетрона и зачищаем края отверстий в магнитопроводе как это было показано ранее. В такой большой трансформатор без труда помещается 4 витка.

При желании можно вместить и 5-тый, но я не стал переводить вазелин) Последовательно с мощным симистором припаиваем первичную обмотку только что перемотанного МОТ-а. Не жалеем припоя и делаем все как для себя.

Схема соединения просто элементарна. Справится даже ребенок. Пора испытать этот «второй» сварочный аппарат собранный в течение одного фильма.

В одном из следующих выпусков будет вообще тройное фиаско политое сверху толстым слоем шоколада, там я еще на 600 баксов влетел, взяв поюзать чужую инфракрасную камеру. В общем канал это дорогое удовольствие.

Впитывайте чужой опыт и чужие ошибки. В отличие от меня, вам за них платить не нужно. Все бесплатно.

Краткое руководство по использованию китайского контроллера. Зажимаем и держим красную кнопку примерно 4 секунды. Устройство при этом зайдет в режим калибровки сетевого напряжения. Его нужно выставить согласно реальным показаниям мультиметра вставленного в розетку. Зачем нужна эта функция, непонятно, но установленные цифры будут меняться пропорционально напряжению в сети.

Что означают лампочки над цифрами? Первый светодиод говорит о наличии питания. Второй светодиод горит когда нажата кнопка на ручке. Третий загорается только в момент наличия импульса. В общем первые три красные светодиода чисто информационные.

Четвертая зеленая лампочка — это счетчик наработки, суммирует каждое нажатие на педаль или «концевик» внутри сварочной кучки. Сбрасывается счетчик двойным нажатием на красную кнопку. Дальше оранжевый светодиод. Первый устанавливает длительность «первого импульса». Выбирается он в периодах. Установим один что будет ровняться 20 мс.

Второй светодиод задает мощность импульса. Поставим скажем 35 процентов. Минимум 30 максимум 99.9%. Зеленый светодиод между оранжевыми определяет паузу между импульсами. Так же в периодах. Поставим 2. Последние два оранжевые светодиода так же определяют длительность и мощность, но уже «второго импульса». Поставим 2 периода и мощность выкрутим на 100 процентов.

Собственно все, теперь можно потыкать в какую-нибудь ленту и посмотреть как происходит сварка, изучить точки, подобрать режимы на контроллере и прочее.

Краткие характеристики получившегося аппарата для точечной сварки. Вес готового устройства вышел 5.7 кг. Переменное напряжение на вторичной обмотке МОТ-а составило 3.8 вольта. Максимальный ток зафиксированный при сварке показал 450 ампер.

С этим связан один интересный эффект во время работы аппарата. Магнитное поле у проводов выходит настолько большим, что их разбрасывает друг от друга сантиметров на 20.

Магнитопровод при этом довольно сильно притягивает любой рядом лежащий металл, потому тут не рекомендую использовать железный корпус для устройства, при сварке он будет издавать неприятные звуки.

Если накоротко закоротить вторичную обмотку, то даже 700 Вт МОТ способен нагрузить сеть до значений свыше 4 кВт. На сколько больше мне не известно, так как ваттметр уходит в защиту при достижении такой нагрузки. Ток вторичной обмотки при этом зашкаливает за 600 А, свыше предела измерения мультиметра. На входе первичной обмотки максимальный ток зафиксирован 21 ампер, при этом напряжение в сети проседает с 230 до 217 вольт. При непрерывной работе сердечник у МОТ-а будет нагреваться, за 4 минуты его температура достигнет примерно 52 градуса. И это на холостом ходу без нагрузки. На практике при повышении температуры трансформатор начинает сильней варить, это может привести к прожигу аккумулятора. В этом случае справедливо обдувать трансформатор с помощью вентиляторов.

Переходим исключительно к сварке. Для начала посмотрим как должен выглядеть сигнал на осциллографе. Настройки: первый импульс один период 30 процентов, 2 периода отдыхаем, второй импульс два периода, мощность на всю катушку.

Делаем сварную точку и записываем сигнал. Видим каким обрезанным выглядит период мощностью в 30 процентов. После него идет металл два периода отдыха, а затем идет мощный импульс с длительностью два периода и мощностью в сто процентов.

Контроллер благодаря отслеживанию перехода фазы через ноль, открывает симистор на 100 процентах практически в нуле роста амплитуды напряжения. При этом видно что напряжение и ток идут с небольшой задержкой относительно друг друга. При 50 процентах контролер открывает симистор только на половине полупериодов сетевого напряжения. Этот метод аналогичен с Широтно-импульсной модуляцией. Такой режим используется в регуляторах освещенности – диммерах. Яркость свечения лампы накаливания будет напрямую зависеть от площади обрезанной синусоидой. В нашем случае это нужно для всяких деликатных сварок.

Теперь наша задача довольно проста. Нужно приварить ленту для точечной сварки к аккумулятору. Но тут возникает пару вопросов. Какую ленту будем варить и к какому аккумулятору? Помните момент когда у нас сварочник с 700 Вт трансформатором отказывался приваривать никелевую ленту? Идентичная ситуация происходит с новым 900 Вт МОТ-ом.

В начале долго не мог понять в чем причина, но тут оказалось два важных момента. Высокотоковый аккумулятор, в отличии от обычного, имеет несколько толще стенки корпуса. Возможно и металл корпуса отличается. Никелевая лента у нас тоже довольно хитрая. В сумме всех этих факторов даже мощная сварка не способна дать желаемый результат.

Решение проблемы — сменить никелевую ленту на стальную. Она сверху тоже вроде как никелированная, но дальше будем ее называть просто стальной. Сварка на тех же установках что и раньше, приварила стальную ленту просто на ура. Отодрать ее кусачками без разрушений не выходит. Собранный аппарат полностью удовлетворил поставленные задачи.

Теперь разберем основные требования при точечной сварке. Длительность и мощность импульсов нужно подбирать таким образом, чтобы свариваемые места имели как можно меньше перегрев. Он проявляется в цветах побежалости вокруг точек сварки.

Это не очень хорошо, так как в этих местах частично выгорает металл, что может привести к ослаблению прочностных характеристик соединения. Идеальная сварка выглядит так. Тут нет перегрева, точки белые, лента отрывается от тела аккумулятора с кусками.

Именно такого результат мы должны добиться.

Подводные камни. Их очень много, в первую очередь тут нужно понимать физику протекания тока в металле. Металл в месте соприкосновения с электродами представляет току наибольшее сопротивление и потому место будет сильно нагреваться.

Наша задача разогреть металл до такой степени, чтобы создалось так называемое сварочное ядро. Нагрев в этом процессе должен происходить не под самими электродами, а между листами металла. Сварные ядра при этом необходимо делать как можно быстрей, очень мощным и коротким импульсом.

Если греть место сварки медленно, тепло будет разбегаться по аккумулятору кто куда, без достижения нужного результата.

Электроды, это вообще отдельный мир. Представьте вы долго варили сборку из аккумуляторов 18650 и в один момент решили их заточить. Концы вышли острые, красивые.

Но при первых же сварных точках у нас выйдет пропаленный аккумулятор, так как электроды с большой вероятностью погрузятся в корпус банки.

Некоторые такие аккумуляторы стоят целое состояние, и повредить один из них это недопустимо.

Что же происходит на самом деле? Дело в том, чем острей электрод, тем меньше его площадь контакта с металлом, в результате при одном и том же токе место у нас будет разогреваться быстрей. Сварное ядро образуется настолько быстро, что это приводит к расплавлению всего металла под электродом.

Еще один очень важный момент, электроды при сварке нужно держать строго перпендикулярно аккумулятору. Они не должны входить под углом. На контакте может образоваться небольшой скос, который рано или поздно приведет к прогару из-за неравномерного протеканию тока через электроды. На этом же примере становится понятно зачем необходим первый присадочный импульс на малой мощности.

На что влияет расстояние между электродами? В теории чем дальше они разнесены друг от друга, тем лучше. Меньше потерь будет на верхней шунтирующей заготовке. Но как показала практика тут можно играть с настройками, и какое бы расстояние не было, можно добиться хорошего качества сварных точек. Тут большую роль играет с какой шириной ленты вы работаете.

В общем настройки длительности и мощности импульсов решают все. У меня получалось приваривать 0.2 мм. ленту с такими прочностными характеристиками, что она отрывалась вместе с фрагментами корпуса аккумулятора. Все батареи в фильме были разряжены если что.

Рекомендации при выборе настроек сварки. В этом деле много факторов влияющих на конечный результат. К примеру: вы подобрали режим, который хорошо работает с одной и той же лентой и аккумуляторами. Но, если что-то одно поменяете, настройки тоже возможно придется менять.

А теперь представьте что у вас кучка разношерстных аккумуляторов, как будете варить? Мощность и время сварки нужно настраивать от меньшего к большему. Поставили точку, лента оторвалась, ничего страшного, поднимаем мощность и смотрим. Теперь лента отрывается с потрохами. То что нужно.

Ну что, вы все поняли?

Думаю стоит еще раз перечислить все факторы, которые могут на влиять на конечный результат точечной сварки.

Электропроводка в квартире. Специально для фильма был сделан удлинитель с сечением провода в 2.5 квадрата. Даже смотря на это, слабенький 700 Вт МОТ умудрялся просаживать сеть под нагрузкой. Основные сварочные характеристики зависят от мощности трансформатора, от сечения силового провода, его длинны, количества витков, качества соединительных узлов с контактной ручной. Важную роль играет материала электродов, расстояние между ними, заточка и сила прижима. Много определяет материал ленты для контактной сварки, его толщина, ширина и форма. Тип аккумулятора и толщина его стенок. Даже температуру МОТа стоит брать во внимание. Исходя из всего вышеперечисленного, в каждом индивидуальном случае подбираются настройки для первого и второго импульса на контроллере для получения наилучших сварных ядер с наименьшими цветами побежалости.

Собранный аппарат для контактной сварки получился довольно компактным и универсальным. Он собирался только ради того, чтобы сварить аккумуляторы для шуруповёрта и паяльника с Китая, которому нужно питание 24 вольта. Часто при ремонтах не хватает портативного инструмента.

Конструктор в виде ячеек под аккумуляторы 18650 мы печатали на 3D принтере, они упрощают задачу при формирования сборок с разными напряжениями и ёмкостями, позволяя складывать элементы в любой последовательности. Сборки соединяются между собой специальными пазами.

Теперь самостоятельно перепаковать свой старый самокат не составит никакого труда.

Для справки. Съемка этого выпуска заняла чуть больше 2-х месяцев. Когда брался за изучение данной темы, даже подумать не мог что тут окажется так много нюансов.

По стоимости бюджет фильма перевалил за предполагаемые границы, так как покупать запчастей пришлось практически на 2 сварочных аппарата.

В общей сложности было израсходовано 3 метра никелевой ленты и испорчено 2 хороших аккумулятора. Пущено в расход два десятка плохих.

Ну все, видео озвучил, теперь можно идти бухать и готовится к следующему выпуску.Как сказал Мастер Йода: Тебя послушать — так сложно все. Слышишь, что сказал я? ― Ты должен чувствовать силу, она между тобой, мной и камнем, везде…

― Да… нооо нет

Полное видео проекта на
Архив с полезностями
Наш Instagram

Оригинал: https://habr.com/ru/post/513424/

Суть конденсаторной сварки и как сделать ее самому

Контактная сварка с помощью одного суперконденсатора Существует множество технологий сварки различных материалов и среди них — конденсаторная сварка. Технология известна с 30-х годов прошлого века и представляет разновидность контактной сварки.

Соединение металлов происходит во время расплавления в местах короткого замыкания электрического тока за счет приложенной энергии разряда заряженных конденсаторов большой емкости. Процесс занимает 1-3 миллисекунды.

Основа аппарата — конденсатор или блок конденсаторов, которые заряжаются источником питания постоянного напряжения. Электроды конденсаторов после достижения необходимого уровня энергии в процессе заряда подключаются к точкам сварки.

Ток, текущий во время разряда между свариваемыми деталями, вызывает нагревание поверхностей до такой степени, что металл расплавляется и образовывается качественный точечный сварочный шов.

Отличительные особенности

Стандартное сваривание подразумевает эксплуатацию сложной аппаратуры, где используются специальные электроды. Их прикладывают к обрабатываемой поверхности, что создаёт воспламенение обмотки, приводящее к расплавке металлопроката.

Далее расплавленный металл перетекает в ванну, где после застывания скрепляет элементы. С таким делом справиться лишь опытный человек, а выделяемый газ и ультрафиолет окажут негативное следствие на организм.

Следует отметить, что этой системой невозможно приварить мелкие составляющие.

Конденсаторная сварка не вредит экологии, а после манипуляций на плоскости практически не остаётся следов внешнего воздействия.

Также этот подход поможет сэкономить электричество, и для процесса требуется минимум средств индивидуальной защиты. Прибор не требует охлаждения, и на всё уйдёт минимум времени.

Особенным моментом можно назвать высокую точность и аккуратность соединения. Оборудование компактное, а область его применения – микросварка и электросварка больших сечений.

Power Electronics

slonik писал(а):

Оригинал: https://spk-kovka.ru/svarka/tochechnaya-iz-kondensatorov-svoimi-rukami.html

Конденсаторная сварка

Контактная сварка с помощью одного суперконденсатора

Технология известна с 30-х годов прошлого столетия, однако, она не утратила актуальности и по сей день.

Данный способ предназначен для скрепления маленьких деталей между собой, а популярнейшими материалами для таких процедур являются алюминий и медь.

Благодаря простоте и возможности использовать устройство в частном производстве такая разновидность набрала популярность среди начинающих сварщиков, и её легко сделать самостоятельно.

Конденсаторная сварка

Принцип действия

Объекты плотно скрепляются двумя проводниками, на которые подаётся кратковременный разряд электричества. Подобная реакция основывает дугу, которая своим жаром расплавляет сталь. После импульса продолжается сжатие под нагрузкой, что делает общий шов для пары предметов.

Если рассматривать мероприятие подробнее, то она проходит так:

  • накопительные конденсаторы собирают нужную энергию, которая поступает через первичную цепь;
  • при контакте электрода с обрабатываемым материалом поступает интенсивный всплеск частиц, способствующий нагреву и плавке металлопроката;
  • далее всё происходит повторно и в такой же последовательности.

Схема конденсаторной сварки ударного типа

Деятельность можно проводить с ограниченным количеством прокатов, и с толщиной не более 0,15 см.

Важно! Такой манерой возможно приварить тонкую проволоку к твёрдой стальной поверхности, при этом химические составы сплавов могут значительно отличаться.

Нужно отметить, что результат присоединения получается с очень положительными свойствами, а для агрегата не придётся покупать расходные компоненты. Во время применения допускается проявление нагрузки, которая создаёт помехи в электросети. Несмотря на это, конденсаторный подход закрепления широко распространён как в крупной промышленности, так и в частном использовании.

Разновидности

Склёпывание обоих участков случается благодаря сильному электрическому влиянию, которое накапливается в двухполюсниках, а сам процесс разделяется на три категории:

  • контактная подразумевает плотное прижатие обеих заготовок, и соприкосновение электродов к необходимому месту. В результате касания на небольшое пространство предмета подаётся электроэнергия, температура которой способствует расплавке и будущему прикреплению. Относительно напряжения, оно равно 15 кА, и действует на протяжении 0,3 сек;
  • ударная технология также рассчитана на присоединение обоих элементов, однако, подача электричества осуществляется при помощи кратковременного удара. Срок операций уменьшается до 1,5 м/с, что сокращает область плавления;
  • точечная техника. В этой ситуации понадобится два медных контакта, которые касаются объекта с двух граней. Интенсивность тока достигает 10 кА, а скрепление изделий случается в точке прикосновения.

Контактная сваркаТочечная техника сварки

Один аппарат для конденсаторной сварки может создаваться по-разному и иметь различное назначение: бестрансформаторный и трансформаторный принцип.

В первом случае воздействие электротока принимается на плоскость заготовки, а производиться склёпка путём подачи импульса с силой до 100 А, и в течении 0,005 сек. В определённых обстоятельствах ток имеет возможность достигать 1,2 кА и при напряжении в 60 В. Здесь продолжительность равняется 0,6 сек.

Во втором варианте разряд производится на вторичную обмотку, и с неё передаётся на место связи. Касательно параметров влияния можно сказать, что оно составляет 1 кВ, (на вторичном мотке 6 кА). Протяжённость всех изменений – 0,001 с.

Принцип точечного способа

Это считается одним из самых распространённых типов в быту. Суть заключается в параллельном прикреплении пары сплавов, после чего их с обеих сторон фиксируют проводниками.

После сквозь структуру проходит электрический ток большой силы, что служит причиной расплавления и дальнейшего плотного примыкания металла на необходимом участке. Также течение энергии сможет пройти толщу 0,4-0,12 миллиметров.

Протяжённость явления достигает одной миллисекунды (не более), и за это время успевает сформироваться общее ядро.

Точечная сварка

Так можно проводить ремонт кабелей, восстановление бытовых электроприборов, переделку мелких автомобильных составных и иное. А главное достоинство – для неё не требуется покупать дорогостоящее оборудование. Аналог такой установки сможет сделать любой человек в домашних условиях.

Требования к конденсаторной сварке

Для изготовления высококачественной конструкции рекомендуется учитывать некоторые правила:

  • создаётся хорошая поставка краткосрочного потока, с периодом деятельности не более одной миллисекунды;
  • обеспечивается быстрое накопление новой энергии для следующего действия (за максимально короткий срок);
  • проводники в силах крепко удерживать листы, при этом они должны быстро отсоединятся для снижения температуры;
  • стержни выбираются из меди, а их толщина обязана быть в три раза больше, чем самое тонкое место листка;
  • перед обработкой тщательно очищается объект от ржавчины, грязи и жира.

Конденсаторная сварка, созданная своими руками, будет хорошей только при наличии 2-х энергоблоков. Помимо прочего следует предусмотреть регулировку величины потока для разных типов работ, и позаботиться о высококачественных средствах безопасности.

Простая схема для точечной сварки

Тут актуально рассмотреть упрощённую модель, которая передаёт импульс через электромагнитное устройство. В ходе работы надлежит подключить первый провод непосредственно к детали, а второстепенный к передатчику.

Прижатие составляющих возможно с использованием «крокодила». Схема прибора выглядит следующим образом: первичный трансформаторный моток подключается к сети (один его конец проводиться через диодный мост).

К другой стороне этого же моста поступается сигнал с тиристора.

Схема точечной сварки

После запуска заряд будет накапливаться в транзисторах (они располагаются в цепочке полупроводникового приспособления и подключены к мосту трансформатора). С этого звена в дальнейшем будет браться электроток.

Последовательность происходит следующей манерой: сначала идёт зарядка двухполюсников от электросети. После пуска отключается зарядка, и ток переходит на электромагнитное устройство минуя резистор. Продолжительность можно контролировать при помощи специального регулятора.

Именно трансформатор относится к ключевым звеньям модуля. Его можно сформировать на подобии сердечника с габаритами 40 на 70 (длинна и ширина). Первичный слой изготавливается из 0,08 см кабеля, и оборачивается 300 раз. Вторичный делается проволочной шиной с размером 2 см, и ей делается 10 оборотов. Трансформатор можно взять любой, однако, его мощность обязана быть 10 Вт, а напряжение 15 В.

Аппарат с повышенной мощностью

Тут необходимо переделывать агрегат по другой методике, но это даст возможность сваривать более толстые листы и проволоку. Это также самодельная конструкция, но конденсаторная сварка получиться ничуть не хуже. Чтобы её сотворить потребуется: пускатель MTT4K с током 8 А и возвратным напряжением 800 В. К модулю управления присоединены тиристоры, пара диодов и один резистор.

Все реакции протекают, как и в предыдущем случае, но здесь нужно уделить внимание выбору конденсаторов.

Их наличие – 3 пары со следующей мощностью:

  • 1-я 47мкФ;
  • 2-я 100мкФ;
  • 3-я 470мкФ.

Герконовое реле

При этом напряжение повинно быть не меньше 50 В. Также потребуется герконовое реле с напряжением 20 В. Что касается обмотки, то тут понадобиться 1,5 мм провод и шина с 60 мм2. Сила электротока в зоне варки будет достигать 1500 А.

Разумеется, такой аппаратурой не получиться приварить трубы или арматуру, но для малых дел она будет отличным помощником.

Контактный блок

Приспособление отвечает за крепёж и перемещение стержней. В большинстве ситуаций установка предусматривает фиксацию ручного образца. Более качественное же фиксирует нижний, и делает подвижным верхний стержень (готовый блок напоминает слесарные тиски). Здесь закрепляется медный прут небольшой длинны и с окружностью 0.8 см.

Он должен свободно двигаться в вертикальной плоскости. Нижний же остаётся в неподвижном состоянии. Также на верхней части устанавливается регулятор винтового образца, благодаря которому можно создать дополнительное давление. При этом верхняя площадка и основание энергоблока должны быть наделены хорошей изоляцией друг от друга.

В некоторых моделях сверху можно прикрепить фонарь, это придаст дополнительное удобство для работы.

Контактный блок

Проведение конденсаторной точечной сварки

Всё проводится в несколько простых этапов:

  • Подготовка изделий. Качественное склёпывание удастся при идеально чистых поверхностях. На них не должно быть грязи, коррозии, посторонних смесей и прочего.
  • Соединение частей. Здесь сплавы размещаются требуемым образом, устанавливаются между двумя контактами и ими же сдавливаются. После нажатия на кнопку запуска начинается процедура сваривания, а по окончанию электроды отсоединяются.
  • Повтор. Второй пункт повторяется до тех пор, пока вся площадь не будет надёжно сварена.

Также сварщику понадобятся вспомогательные строительные инструменты: зубило, молоток, циркуль, нож, наждака и иное. Ими проводиться подготовка, выравнивание и разметка металла. Несмотря на простоту всего процесса работник повинен строго соблюдать технику безопасности. Пренебрежение этого правила может привести к удару током или возгоранию.

Оригинал: https://stankiexpert.ru/spravochnik/svarka/kondensatornaya-svarka.html

Как сделать точечную сварку для АКБ 18650

Контактная сварка с помощью одного суперконденсатора

Несложно сделать точечную сварку для аккумуляторов 18650 своими руками — она надежна, поэтому популярна. Подобный метод обеспечивает фиксацию материала в отдельных местах заготовки, позволяет соединять как миниатюрные элементы в электронных устройствах, так и тяжелые стальные листы.

Точечная сварка для аккумуляторов нашла свое активное применение.

Особенности и принцип работы точечной сварки

Часто аппараты для точечной сварки делают самостоятельно.

Даже если приобретать прибор в магазине, чтобы получить нужные характеристики, его необходимо будет дорабатывать, например:

  • увеличить силу тока;
  • переделать или заменить таймер.

На коэффициент прочности соединительного узла влияет размер точки, ее структура.

Большое значение имеют такие показатели:

  1. Виды применяемых электродов.
  2. Сила тока.
  3. Коэффициент сжатия материала.

Аппарат точеной сварки — приспособление, с помощью которого выполняют ремонт источников питания.

Сварка обеспечивает надежную фиксацию металла, технология имеет высокую производительность. Принцип работы основан на законе Джоуля-Ленца, т.е. предусматривает разогрев металлов под воздействием электрической энергии. Ток проходит через электроды, температура обрабатываемого материала возрастает, коэффициент сопротивления при этом минимальный. Диаметр точки — 3-12 мм.

Схема и из каких деталей состоит устройство

Точечную контактную сварку называют термомеханической.

Схема ее работы следующая:

  1. Детали стыкуют в заданной позиции, плотно прижимают между электродами.
  2. Подают электрический разряд.
  3. В заданной точке заготовку нагревают до температуры плавления металла.

Контактный прибор собирают из б/у блоков, снять их можно с различных девайсов. Работает аппарат просто: конденсаторы заряжают до 30 В, на сварочной вилке растет потенциал. Нажимают кнопку «Пуск», расположенную на вилке.

Чтобы сварить 2 металлических фрагмента, следует их плотно прижать друг к другу.

После этого стартует процесс варки, во время которого температура материала многократно возрастает и становится достаточной, чтобы расплавить даже тугоплавкий металл.

Схема устройства точечной сварки.

Аппарат прост в устройстве и надежен, включает 2 блока:

  • контактный;
  • источник тока.

Предъявляемые требования

Технология дифференцируется на мягкие и жесткие методы фиксации материала.

При мягком методе практикуют постепенный нагрев заготовки. На электродах значение тока около 100 А на 1 мм². В подобных случаях используется меньше энергии и мощности. При таких показателях хорошо обрабатывать высокопрочную сталь.

При жестких режимах используют большие кратковременные токи, например 300 А на 1 мм². Длительность контакта составляет 0,1-1,6 секунды. Давление электродов на 1 мм² возрастает до 8 кг. Для такой работы необходимы аппараты повышенной мощности.

Режим применяют для заготовок из меди, алюминия, высоколегированного металла.

Как сделать в домашних условиях

Для работы в домашних условиях используют оборудование, которое несложно собрать своими руками. Оно может быть мобильным или стационарным.

Оборудование несложно собрать своими руками.

Алгоритм действий:

  1. Задайте на приборе базовые параметры.
  2. Определите напряжение в точке сварки.
  3. Установите силу тока (переменный или постоянный).
  4. Посчитайте время импульса.
  5. Определите, сколько надо электродов, их марку.

В зоне сварки металлы «встречаются» друг с другом, в эту точку поступает мощный электрический импульс, происходит процесс соединения.

Трансформатор — это базовый элемент, он задает силу тока.

Изготовить прибор нужной мощности несложно самостоятельно:

  1. Возьмите сердечник сечением 60 см².
  2. Плотно стяните пластины с помощью болтов (8 мм).
  3. Укрепите с торца блок профилем «П».
  4. Сделайте первичную обмотку с помощью провода ПЭВ (диаметр — 2,9 мм), намотайте 2 десятка витков.
  5. Заверните сердечник в трансформаторную бумагу. В начале работы — в изоленту.
  6. Распределите витки равномерно по всему изделию.
  7. Скомпонуйте еще одну обмотку на второй стойке (сформирована из самодельной шины). Этот элемент соберите из 14 медных деталей, сечение — 200 мм².
  8. Просверлите в верхнем блоке сердечника отверстие, к нему прикрепите кабель.

Изготовить прибор можно из трансформатора.

Из автомобильного аккумулятора

Иногда используют точечную сварку, которая получает питание от АКБ. Подходит для этих целей ионно-литиевый аккумулятор — он компактен, обладает хорошей емкостью. Перегревать блоки не надо, они могут выйти из строя.

Необходимы:

  • аккумулятор емкостью 55 А*ч и напряжением 12 В;
  • провод сечением 6 мм²;
  • 2 щупа, которыми закрепляют электроды (сечение — от 3 мм);
  • небольшая кассета, чтобы зафиксировать аккумулятор;
  • никелевая лента 0,12 x 7 мм;
  • кольца (во избежание утечек).

Аппарат точечной сварки делают из автомобильного аккумулятора.

Перед началом функционирования автомобильного аккумулятора его необходимо протестировать. К фиксаторам прикручивают провода, закрепляют их на клеммах. Все контакты защищают. Сварочный аппарат для аккумуляторов (сами элементы питания) устанавливают в блоках, они должны быть соосны во время работы.

Из микроволнового или телевизионного трансформатора

Аппарат для точечной сварки должен иметь трансформатор. Он увеличивает показатель входного напряжения до нужного значения. К важнейшим параметрам относят коэффициент трансформации.

В печах СВЧ есть соответствующие блоки, которые меняют напряжение, на их основе собирают самостоятельно аппарат. Подойдет блок мощностью 720-820 Вт, при этом допустимо приварить листы из металла толщиной до 1 мм. Для питания магнетрона нужно небольшое напряжение.

Все элементы в процессе работы нагреваются, поэтому необходима система охлаждения.

Трансформатор необходим для аппарата точечной сварки.

Из конденсаторов

Конденсаторную сварку активно применяют, когда необходимо делать локальную обработку металла. Длительность процесса занимает тысячную долю секунды, глубина прогрева небольшая, используют листы металла толщиной до 2 мм. Чтобы не возникало конфликтов с частотой импульса и уровнем обработки, нужны специальные агрегаты — контактные сварочные механизмы.

Практикуют 2 метода:

  1. Без трансформатора конденсаторы разряжаются на заготовку.
  2. Разряд из конденсаторов поступает на первичную обмотку, вторичная цепь — заготовка для проваривания.

Конденсаторная сварка — разновидность контактной.

Как применять в работе с АКБ 18650

Для сварки аккумуляторов 18650 необходим короткий импульс (0,01-0,1 секунды), иначе будет прожжен материал самой АКБ. Важно, чтобы временные интервалы были конгруэнтны.

Первичную обмотку рассчитывают на 220 В, напряжение до 6 В, сила тока составляет 100-1000 А. При пайке вручную невозможно точно отмерять хронометраж, необходимо использовать таймер. Иногда сваривают миниатюрные элементы, которые не испытывают нагрузок.

При сварке батареек используют агрегат на 12 В, им можно обрабатывать тонкие листы металла.

Технология в общем

С точки зрения технологии при контактной сварке происходит соединение двух металлических элементов, механическое давление на них, нагревание до высокой температуры. Время воздействия на шов — всего 2-3 мс, площадь нагрева — несколько квадратных миллиметров.

Для сварки аккумуляторов необходим короткий импульс.

В технике, где отсутствуют трансформаторы, тепловая зона возникает в зоне сопротивления контакта (на плоскости). Сила тока доходит до 100 А, время воздействия импульса не превышает 0,006 секунды.

Сварочные приемы

Для работы небольших инверторов (вес до 8,4 кг) достаточно напряжения 220 В. Зона плавления окутана во время работы газами, они защищают материал от лишнего контакта с кислородом. Искусство сварки — это умение управлять электродами: необходимо правильно выстроить угол наклона и силу тока.

При работе с трансформатором возникают сложности:

  1. Аппарат громоздкий.
  2. Слишком сильно шумит.
  3. «Просаживает» сеть (скачет напряжение).

Для нормальной работы необходим прибор соответствующих параметров.

Способы избежания ошибок

При работе с точечной сваркой новички нередко совершают ошибки, избежать их возможно, если учитывать следующие факторы:

  1. При жестких режимах сварки недопустимо, чтобы возникали трещины, прожоги. Причина — слишком большая сила тока.
  2. Вмятин от электродов не должны быть глубиной более 10%.
  3. Не должно происходить выдавливание лишнего металла.
  4. Недопустимо излишнее проваривание зоны обработки.
  5. Чтобы не появлялись внутренние дефекты, параметры обработки остаются константными.
  6. Если степень плавления недостаточна, то это формирует неправильное образование точки фиксации.

Преимущества и недостатки

Точечная сварка надежна и эстетична, время приложения усилий, подачи тока и сжатия рассчитывают, используя циклограмму процесса соединения металла.

Преимущества точечной сварки:

  1. Допустимо работать с самыми разными элементами (в т. ч. миниатюрными) из различных металлов.
  2. Структура металла в точке фиксации не видоизменяется.
  3. Высокая производительность (до 800 точек/мин.).
  4. Возможность автоматизировать процесс.
  5. Выполнять работы способен сварщик невысокой квалификации.

Однако сварка травмоопасна, надо соблюдать осторожность. Работник может получить ожог от раскаленных брызг. Испарения могут повредить легкие. Есть риск поражения электрическим током.

Оригинал: https://svarkaved.ru/tekhnologii/tochechnaya-svarka/kak-sdelat-tochechnuyu-svarku-dlya-akb-18650

Контактная сварка — DIY конденсаторная

Контактная сварка с помощью одного суперконденсатора

Оригинал: https://www.chipmaker.ru/topic/50731/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Тратосфера