Аппарат для точечной микро-сварки

Аппарат для точечной микро-сварки

Переносный малогабаритный электросварочный аппарат с выносным сварочным пистолетом предназначен для приваривания листовой нержавеющей и обычной стали толщиной 0,08. 0,15 мм к массивным стальным деталям, а также для соединения сваркой стальной проволоки диаметром до 0,3 мм.

Аппарат может найти применение во многих отраслях народного хозяйства, например, при изготовлении термопар, для приваривания к металлоконструкциям тензометрических датчиков, предварительно наклеенных на стальную фольгу, и во многих других случаях.

Масса силового блока аппарата — около 8 кг, габариты — 225х135×120 мм.

Электрическая принципиальная схема:Как видно из принципиальной электрической схемы, аппарат состоит из двух основных узлов: электронного реле на тринисторе V9 и мощного сварочного трансформатора Т2. К одному из выводов его низковольтной вторичной обмотки подключен сварочный электрод, второй вывод надежно соединяют с более массивной из двух свариваемых деталей.

Сетевая обмотка сварочного трансформатора подключена к сети через диодный мост V5-V8, в диагональ которого включен тринистор V9 электронного реле.

Маломощный вспомогательный трансформатор Т1 питает цепь управления тринистором (обмотка III) и лампу H1 подсветки места сварки (обмотка II).

Аппарат работает следующим образом:

При замыкании контактов выключателя S1 «Вкл.» напряжение питания 220В поступает на первичную обмотку трансформатора Т1 узла управления тринистором. Конденсатор С1, подключенный через замкнутые контакты переключателя S3 «Импульс» к выпрямительному мосту V1-V4, заряжается. Первичная обмотка сварочного трансформатора Т2 обесточена, так как тринистор V9 закрыт.

При нажатии на кнопку переключателя S3 заряженный конденсатор С1 подключается к управляющему электроду тринистора V9 через переменный резистор R1. Разрядный ток конденсатора открывает тринистор, и напряжение сети поступает на первичную обмотку сварочного трансформатора Т2.

Если вторичная обмотка сварочного трансформатора соединена со свариваемыми деталями, то в ней возникает мощный импульс тока, который вызывает сильный разогрев металла в точке касания сварочного электрода.

Длительность импульса тока зависит от параметров времязадающей цепи R1C1. При номиналах элементов этой цели, указанных на схеме, максимальная длительность импульса t_i (без учета внутреннего сопротивления тринистора) примерно равна 0,1 с.

За это время ток во вторичной обмотке может достигать 300. 350 А. Этого вполне достаточно для прочного приваривания к массивным конструкциям деталей из фольги толщиной до 0,15 мм, например из легированной стали 1Х18Н10Т.

Возврат устройства в исходное состояние происходит автоматически по окончании разряда конденсатора С1.

Оптимальный режим сварки устанавливают подстроечным резистором R1 «Режим».

Конструкция силового блока:

Сварочный аппарат состоит из двух частей: силового блока и сварочного пистолета, которые соединяются между собой гибким кабелем с помощью многоконтактного разъема.

На шасси силового блока размещены почти все элементы устройства.

Кожух 1 изготовлен из дюралюминия толщиной 2,5 мм и снабжен ручкой 2 для переноски.

На основании шасси 3 размещены сварочный трансформатор 4 и планки с диодами V1-V8.

К передней панели шасси прикреплен кронштейн 8 с установленными на нем вспомогательным трансформатором 5, конденсатором 6 и тринистором 7.

На передней панели монтируют одну из частей разъема (в прямоугольном отверстии) соединительного кабеля, переменный резистор установки режима, сетевой тумблер, штыревую часть разъема сетевого шнура и зажим для подключения — более массивной из свариваемых деталей.

Конструкция сварочного пистолета

Корпус 7 пистолета изготовлен в виде двух одинаковых по форме частей, выфрезерованных из листового текстолита толщиной 12 мм.

В корпусе смонтированы:

• держатель 3 сварочного электрода 2;
• лампа 8 подсветки с кнопочным выключателем 4 «Подсветка»;
• микропереключатель 6 «Импульс».

Соединительным кабелем 5 служит гибкий двадцатичетырехпроводный кабель в резиновой изоляции наружным диаметром 11 мм и сечением каждого провода 0,75 мм².

Пять проводов кабеля использованы для подключения микропереключателя и лампы подсветки, а остальные девятнадцать запаяны непосредственно в держатель 3 электрода.

Держатель изготавливают из медного бруска прямоугольного или квадратного сечения.

Электродом 2 служит медный пруток диаметром 8 мм. Электрод должен быть надежно зафиксирован в держателе. Вместе с этим должна быть предусмотрена возможность смены электрода.

Для приваривания фольги жало электрода затачивают конусом, переходящим в сферу диаметром 1. 1.5 мм. Для сваривания проволоки применяют электрод с плоским рабочим горцем.

Монтаж пистолета начинают с разделки кабеля.

Девятнадцать проводников кабеля тщательно зачищают, скручивают вместе, облуживают и запаивают в отверстие держателя 3 электрода. Оставшиеся пять проводов обрезают до необходимой длины и припаивают к микропереключателю 6 и лампе 8 подсветки.

Второй конец кабеля заводят во вставку штепсельного разъема типа А на 20 контактов (кабельная конструкция, см. фото на вкладке).

В пистолете использованы микропереключатель МПЗ-1Т, лампа подсветки СМ-34 на 6 В, 0,25 А с арматурой, снабженной небольшой линзой, кнопка включения лампы подсветки — от настольной лампы.

На лицевую панель шасси силового блока устанавливают ответную часть разъема соединительного кабеля.

Пять соответствующих контактов разъема подключают к тем или иным цепям устройства, а остальные соединяют параллельно и подключают к одному из выводов вторичной обмотки сварочного трансформатора.

Магнитопровод этого трансформатора набирают из пластин Ш40, толщина набора 70 мм.

Первичная обмотка содержит 300 витков провода ПЭВ-2 0,8. Вторичная обмотка этого трансформатора состоит из 10 витков изолированного провода или шины сечением не менее 20 кв.мм.

Такого же сечения изготовляют «заземляющий» соединительный проводник вторичной обмотки. Его длину не следует выбирать большей 2. 2,5 м.

Трансформатор ТV1 может быть любым, обеспечивающим на вторичных обмотках напряжения 8. 10 В (для заряда конденсатора С1) и 3. 6 В (для питания лампы).

В данной конструкции был применен магнитопровод от трансформатора детской железной дороги (сечение 10х10, Г-образные пластины). На нем размещают сетевую обмотку I, содержащую 8000 витков провода ПЭВ-2 0,08, обмотку II — 330 витков провода ПЭВ-2 0,3 и обмотку III — 350 витков провода ПЭВ-2 0,2.

Зажим, соединяемый с нижним (по схеме) выводом вторичной обмотки трансформатора ТV2, монтируют на шасси без изоляционных прокладок.

При изготовлении трансформаторов необходимо иметь в виду, что от качества изоляции их обмоток зависит безопасность работающего с аппаратом. Поэтому поверх первичных (сетевых) обмоток трансформаторов следует наложить не менее 4-6 слоев лакоткани или бумаги, пропитанной парафином.

В сварочном аппарате использованы подстроечный резистор ППЗ-11, конденсатор К50-3, сетевой тумблер ТП1-2.

Следует отметить, что применение тринистора ПТЛ-50 обусловлено исключительно желанием обеспечить высокую надежность аппарата и безотказную работу в тяжелых климатических условиях и при больших колебаниях сетевого напряжения. С некоторым ухудшением качества сварки в аппарате могут быть использованы тринисторы серии КУ202 с индексами К, Л, М или Н. При этом необходимо уменьшить сопротивление резистора R1 до 50 Ом, а емкость конденсатор С1 увеличить вдвое.

Правильно собранный аппарат начинает работать сразу, без какого-либо налаживания.

Качество сварного шва (точки) проверяют следующим образом. Полоску стальной фольги шириной 10. 12 мм приваривают к очищенной от окалины поверхности стального бруска тремя-пятью точками, а затем отрывают с помощью пассатижей.

В точках сварки на фольге должны остаться отверстия диаметром 0,5. 0,8 мм, что свидетельствует о том, что отрыв происходит не по месту сварки, а вокруг него.

Если же фольга отрывается в месте сварки, подбирают сварочный ток подстроечным резистором «Режим».

При подборе тока необходимо учитывать, что качество шва ухудшается при увеличении давления на электрод.

Следует отметить также, что по справочным данным постоянное напряжение, которое необходимо подавать на управляющий электрод тринистора ПТЛ-50 для его открывания, равно 8 В. Однако качество шва значительно улучшается, если это напряжение увеличить до 12. 15 В (напряжение заряженного конденсатора С1).

Кратко о точечной сварке

Данный тип сварки относится к контактным (термомеханическим). Заметим, что к такой категории также относят шовную и стыковую сварку, но их реализовать в домашних условиях не представляется возможным, поскольку для этой цели понадобится сложное оборудование.

Сварочный процесс включает в себя следующие этапы:

• детали совмещают в необходимом положении;
• закрепляют их между электродами аппарата, которые прижимают детали;
• производится нагрев, в результате которого за счет пластического деформирования детали прочно соединяются между собой.

Производственный аппарат точечной сварки (такой как показан на фото) способен в течение минуты совершить до 600 операций.

Оборудование для машинной точечной сварки

3 Цепь управления – из чего состоит и как работает?

Цепь управления выполняет функции реле времени. Включая K1 на заданный промежуток времени, она задает продолжительность воздействия электрического импульса на свариваемые детали. Состоит цепь управления из конденсаторов С1–С6, которые должны быть электролитическими с напряжением зарядки 50 В или выше, переключателей типа П2К, имеющих независимую фиксацию, кнопки КН1 и двух резисторов – R1 и R2.

Емкость конденсаторов может быть: 47 мкФ для C1 и C2, 100 мкФ – C3 и C4, 470 мкФ – C5 и C6. КН1 должна быть с одним нормально-замкнутым, а другим нормально-разомкнутым контактами. При включении АВ1 начинают заряжаться конденсаторы, подключенные с помощью П2К к цепи управления и блоку питания (на Рис.1 – это только C1), R1 ограничивает начальный зарядный ток, что позволяет значительно увеличить срок эксплуатации емкостей. Зарядка происходит через скоммутированную на тот момент нормально-замкнутую контактную группу кнопки КН1.

При нажатии на КН1 нормально-замкнутая контактная группа размыкается, отключая цепь управления от блока питания, а нормально-разомкнутая – замыкается, подсоединяя заряженные емкости к реле K1. Конденсаторы при этом разряжаются, и ток разрядки приводит к срабатыванию K1.

Разомкнутая нормально-замкнутая контактная группа КН1 препятствует запитыванию реле непосредственно от блока питания. Чем больше суммарная емкость разряжающихся конденсаторов, тем дольше они разряжаются, и, соответственно, K1 дольше замыкает контакты 4 и 5 ключа МТТ4К, и продолжительнее сварочный импульс. Когда конденсаторы полностью разрядятся, K1 отключится, и контактная сварка прекратит свою работу. Чтобы ее подготовить к следующему импульсу, КН1 надо отпустить. Разрядка конденсаторов происходит через резистор R2, который должен быть переменным и служит для более точного регулирования продолжительности сварочного импульса.

Конструкция источника тока

Рисунок 1. Схема трансформатора для сварочного аппарата.

Самодельная сварка контактного типа использует, как правило, электрическую схему, основанную на конденсаторах. Импульс сварочного тока в таких источниках обеспечивается при разряде конденсатора. Одна из возможных схем приведена на рис.1.

Импульс сварочного тока формируется во вторичной обмотке трансформатора Тр3. Первичная обмотка трансформатора связана с конденсаторами С8-С9, которые и обеспечивают нужный разряд. Управление разрядом конденсаторов происходит через тиристоры Т1 и Т2. Зарядка конденсатора производится по вспомогательной цепи от входного трансформатора Ток. В схеме предусмотрено выпрямление тока диодами D6-D7.

Такой конденсаторный источник работает в следующем порядке. При отключении основной цепи конденсаторы С8-С9 заряжаются от цепи трансформатора Ток. При пуске системы они разряжаются на вторичную обмотку выходного трансформатора Тр3, в режиме управления тиристорами Т1-Т2. Длительность импульса контролируется цепью Ru1-Ru2, R34 и С10. При выключении цепи процесс повторяется.

Типы и номинальные значения деталей схемы указаны на рис.1. Рекомендуемые параметры трансформатора Ток (220/220 В): первичная обмотка и обе вторичные обмотки выполняются из провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм, количество витков 90.

Точечная сварка своими руками из … микроволновки!

Ранее мы писали: что можно сделать из старой микроволновой печи. Сегодня давайте подробно рассмотрим, как сделать аппарат для точечной сварки своими руками из высоковольтного трансформатора или МОТ (Microwave Oven Tranformer – трансформатор микроволновой печи) от старой не годной микроволновки. Конечно, при условии, что ВВ трансформатор исправен (хотя бы его первичная обмотка), а неисправно что-то другое: магнетрон, шлейф, плата управления и т.д.

Для мастера бывает необходимость в точечной сварке. Данная точечная сварка даёт ток до 800 Ампер, чего вполне достаточно для сварки листового металла до 1,5мм.

Итак, нам нужна старая микроволновка и чем она больше по размеру, тем лучше. В больших микроволновках установлен трансформатор большей мощности. Если у Вас нет ненужной микроволновки, то старые микроволновки часто можно купить дёшево на форумах и бесплатных досках объявлений, либо же можно поискать их возле мусорных контейнеров или спросить в телемастерских.

Внимание! Перед разборкой микроволновка должна быть выключена от питающей сети. Далее разбираем микроволновую печь. Внутри микроволновой печи есть несколько компонентов, которые представляют опасность даже в выключенном состоянии и могут нанести серьезный удар током — это конденсаторы (см. фото), способные держать заряд некоторое время. Поэтому разряжаем конденсаторы, замыкая их выводы между собой отверткой. ВВ трансформатор стоит внизу.

Из внутренностей микроволновки нас в первую очередь интересует высоковольтный трансформатор.

Трансформатор состоит из сердечника и двух обмоток: первичной и вторичной. Первичная обмотка намотана более толстым проводом и содержит гораздо меньше витков.

Сердечник трансформатора скрепляется с помощью двух тонких сварных швов, как видно на фото.

Как изготовить трансформатор для сварки?

Есть два варианта снятия обмотки:

1. Разобрать сердечник трансформатора.
2. Срубить обмотку зубилом.

Способ 1.

Вам понадобятся ножовка или болгарка для того чтобы разрезать этот шов, а также молоток и долото чтобы добраться до обмоток трансформатора.

Будьте аккуратны, извлекая первичную обмотку из трансформатора, так как она нам еще понадобится.

Постарайтесь не гнуть и не царапать её.

Вторичная обмотка может быть намотана очень плотно и ее сложно извлечь, поэтому если она Вам не нужна, то можно разрезать и вытащить по кускам, так будет намного легче.

Теперь, после всех манипуляций, у Вас на руках должны быть — целая и неповрежденная первичная обмотка трансформатора и его сердечник, разделенный на две части (без клея и бумаги, которые удерживали его обмотки внутри).

Следующим шагом будет намотка вторичной обмотки трансформатора. Для этого нужно взять медный (обязательно!) кабель приблизительно такого же сечения как и прорези в сердечнике трансформатора (около 7 мм) и намотать два витка.

Затем я скрепил сердечник трансформатора с его основанием, используя обычную 2-х компонентную эпоксидную смолу и аккуратно прижав в тисках, оставил склеиваться.

После того как эпоксидка высохнет, трансформатор должен выглядеть примерно так.

Способ 2.

Тоже не из лёгких, но при этом трансформаторное железо останется целым, что важно. Для этого нужно снять обмотку, используя зубило, долото, ножовку по металлу и т.д.

Удаляем также шунты.

Далее наматываем новую обмотку на трансформатор. Она делается из многожильного провода с сечением не менее 100 мм 2 (или диаметром более 1 см). Будет достаточно сделать 2-3 витка. Если провод имеет слишком толстую изоляцию, то допускается удалить ее и заменить тканевой изоляционной лентой. Если используется сразу два трансформатора, то вторичная обмотка для них делается общей, но очень важно правильно соединить выводы с их первичных обмоток.

Напряжение на выходе трансформатора получилось чуть более 2-х вольт, но сила тока — около 800 Ампер! Это достаточный ток для того чтобы обеспечить прочное соединение при сварке металлов.

Корпус для сварки своими руками

Теперь осталось сделать корпус для аппарата точечной сварки. Можно сделать его из металла.

Можно сделать корпус из дерева. Вы можете делать его исходя из того, что у Вас будет под рукой.

Ниже на фото показан процесс изготовления корпуса.

После того как я вырезал все части корпуса, я тщательно закруглил их края с помощью фрезы. На верхнем рычаге Вам нужно будет сделать выемку, для того, чтобы рычаг мог легко подниматься вверх не упираясь в корпус.

На задней панели я вырезал два отверстия, одно под выключатель, второе под провод питания.

Затем я закрепил на задней панели выключатель и вставил кабель питания в отверстие. Утолщение на кабеле предотвращает его от выпадания.

Я закрепил трансформатор на деревянной основе с помощью обычных саморезов. На один из них я одел клемму, которую присоединил к заземлению.

Затем я отшлифовал, загрунтовал и окрасил все детали. Я выбрал два цвета — черный для корпуса, и желтый для движущихся частей (рычагов).

Также при изготовлении точечной сварки своими руками я использовал:

• Шнур питания;
• Ручка от двери;
• Выключатель;
• Медные держатели под контактные электроды (2 шт) (их можно купить в магазинах, торгующих сварочным оборудованием);
• Толстый одножильный медный провод для изготовления контактных электродов (около 5 мм);
• Саморезы по дереву, гвозди;

После того как окрашенный корпус высох (я дал ему около 2-х дней), приступаем к окончательной сборке устройства.

Электроды для точечной сварки

Электроды оборудования для осуществления точечной сварки выполняют одновременно несколько функций: сжатие соединяемых листов, подвод тока в зону сварки, последующий отвод тепла. Важными параметрами при выборе электрода являются его форма, размеры и др. Именно от этих параметров напрямую зависит, насколько качественным получится сварное соединение. Геометрическая форма электродов может быть прямой или фигурной, но предпочтение отдается прямым моделям, так как они обеспечивают лучший доступ в зону выполнения сварки.

При выборе электродов для сварочного аппарата из микроволновки можно просто обратиться к соответствующему ГОСТу (14111-90), в котором уже оговорены все возможные диаметры данных элементов (10, 13, 16, 20, 25, 32, 40 мм).

Самодельные электроды. Для их изготовления отрежьте два куска толстого медного провода, длиной около 2,5 см каждый. Зажмите их в держателях. Электроды в держателях затягиваются с помощью обычной отвертки. Чем плотнее — тем лучше.

Электрическую часть на этом можно было бы считать завершенной, но для большей безопасности и удобства, я решил добавить еще одну кнопку (микрик), который будет располагаться на верхнем рычаге под небольшим углом. Микровыключатели можно также взять с микроволновки. Таким образом точечная сварка будет работать только тогда, когда выключатель на задней панели включен, и нажат микрик (иными словами два выключателя установлены последовательно).

Можно использовать таймер для установленного времени работы сварки. Например:

Примечание: Не забывайте тщательно изолировать все соединения!
Боковые стороны я прикрутил на саморезы (6 шт. на каждую сторону).

Рычаги я закрепил следующим образом — опытным путем (на глаз) установил их один на другой, в боковых стенках просверлил два отверстия (для нижнего и верхнего рычага) и в отверстие вставил обычный гвоздь, конец которого я затем загнул. Получилась дешевая и надежная ось.

Контактные электроды я установил на торцах рычагов. Для удобства верхний провод идет в одну сторону, нижний в другую.

После того, как контактные электроды выгорят, их легко снять и заменить на новые.

Для того чтобы верхний рычаг всегда был поднят, я использовал обычную резинку.

Если после сборки, оси электродов неточно становятся друг на друга — это легко исправить, немного их согнув.

Испытания самодельной точечной сварки

Для использования, поместите тонкие листы металла между электродами, затем нажмите на кнопку (микрик) в течении 3-4 секунд. Мощный импульс электрического тока нагревает их до температуры плавления, а давления электродов еще больше укрепляет сварное соединение.

Теперь можно убрать свой палец с кнопки, и подождать пока сварной шов не остынет.

Аппарат для точечной сварки своими руками работает настолько хорошо, что сварив эти шайбы друг с другом, я не мог их разъединить (мне удалось это сделать, только используя 2 пары плоскогубцев).

Внимание!

1. Коротить электроды между собой нельзя!

2. При сварке оцинкованных металлов образуются пары оксида цинка, который вреден. Поэтому желательно проводить сварочные работы в хорошо проветриваемом помещении.

Видео процесса изготовления аппарата для точечной сварки своими руками:

Другой вариант точечной сварки:

Ещё один вариант изготовления точечной сварки:

Намотка трансформатора

Следующий шаг – намотать вторичную обмотку трансформатора. Как материалом для вторичной обмотки воспользуемся медным кабелем, толщина которого будет приблизительно равняться прорезям сердечника. Кабель наматывается двумя витками.

После намотки кабеля, нужно произвести склейку сердечника трансформатора и основания. Для этого пользуемся обычной 2-х компонентной эпоксидной смолой.

Когда произойдет высыхание эпоксидки, вид трансформатора должен быть приблизительно таким.

Выходное напряжение в трансформаторе — 2 В, однако, ток — 800 А.

Проверим работоспособность точечной сварки:

10 комментариев к « CapWelder — точечная сварка на ионисторах своими руками »

Молодец. Но для людей, которые хотят сами сделать, ты не оставил ссылки на плату и корпус.

Ща всё будет. Статью еще дописываю…

Для большей надежности свариваемых железок нужен двойной импульс на электродах .Установлено опытами по сварке .

внес лепту на развитие. даешь двойной импульс!

Спасибо! Да, наверно нужно уже делать версию с дисплеем и на ардуино

а в Украину отправка возможна?

Я как-то пытался, но ценник на доставку получается в 4-е раза дороже чем в РФ

Александр, есть желание купить готовый сварочник для батареек.

Сергей, могу отправить полный комплект, но без самих ионисторов. Есть 3 варианта: на 5В (для 2 ионисторов), на 7.5В (3 ионистора), 12В (для автомобильных аккумуляторов). Нужен ваш email и другие данные для отправки комплекта