Контактная сварка, помимо технологических достоинств применения, обладает еще одним важным преимуществом – несложное оборудование для нее можно изготовить самостоятельно, а его эксплуатация не потребует специфических навыков и первоначального опыта.
1 Принципы конструирования и сборки контактной сварки
Контактная сварка, своими руками собранная, может быть использована для решения довольно широкого спектра задач несерийного и непромышленного характера по ремонту и изготовлению изделий, механизмов, оборудования из различных металлов как в домашних условиях, так и в небольших мастерских.
Контактная сварка обеспечивает создание сварного соединения деталей за счет нагрева области их соприкосновения проходящим через них электрическим током при одновременном приложении сжимающего усилия к зоне соединения. В зависимости от материала (его теплопроводности) и геометрических размеров деталей, а также мощности используемого для их сваривания оборудования процесс контактной сварки должен протекать при следующих параметрах:
- низкое напряжение в силовой сварочной цепи – 1–10 В;
- за малое время – от 0,01 секунды до нескольких;
- большой ток сварочного импульса – чаще всего от 1000 А либо выше;
- маленькая зона расплавления;
- сжимающее усилие, прилагаемое к месту сварки, должно быть значительным – десятки–сотни килограмм.
Соблюдение всех этих характеристик напрямую влияет на качество получаемого сварного соединения. Самостоятельно можно изготовить только устройства для , как на видео. Проще всего собрать аппарат переменного сварочного тока с нерегулируемой силой. В нем управление процессом соединения деталей осуществляется за счет изменения продолжительности подаваемого электрического импульса. Для этого используют реле времени либо справляются с этой задачей вручную "на глазок" с помощью выключателя.
Самодельная точечная контактная сварка не очень сложна в изготовлении, а для выполнения ее основного узла – сварочного трансформатора – можно подобрать трансформаторы от старых микроволновок, телевизоров, ЛАТРов, инверторов и тому подобного. Обмотки подходящего трансформатора надо будет перемотать в соответствии с необходимым напряжением и сварочным током на его выходе.
Схему управления подбирают готовую или разрабатывают, а все остальные комплектующие и, в частности, для контактно-сварочного механизма берут, исходя из мощности и параметров сварочного трансформатора. Контактно-сварочный механизм изготавливают в соответствии с характером предстоящих сварочных работ по какой-либо из известных схем. Обычно делают сварочные клещи.
Все электрические соединения должны быть выполнены качественно и иметь хороший контакт. А соединения с использованием проводов – из проводников с сечением, соответствующим протекающему по ним току (как показано на видео). Особенно это касается силовой части – между трансформатором и электродами клещей. При плохих контактах цепи последних в местах соединений будут большие потери энергии, возможно возникновение искрения, а сваривание может стать невозможным.
2 Схема устройства для сварки металла толщиной до 1 мм
Для соединения деталей контактным способом можно собрать по ниже приведенным схемам. Предлагаемый аппарат рассчитан на сварку металлов:
- листовых, толщина которых до 1 мм;
- проволоки и прутков, диаметр которых до 4 мм.
Основные технические характеристики устройства:
- напряжение питающей сети – переменное 50 Гц, 220 В;
- выходное напряжение (на электродах контактно-сварочного механизма – на клещах) – переменное 4–7 В (холостого хода);
- сварочный ток (максимальный импульсный) – до 1500 А.
На Рис.1 приведена принципиальная электрическая схема всего устройства. Предлагаемая контактная сварка состоит из силовой части, цепи управления и автоматического выключателя АВ1, который служит для включения питания устройства и защиты в случае возникновения аварийных ситуаций. Первый узел включает сварочный трансформатор Т2 и бесконтактный тиристорный однофазный пускатель типа МТТ4К, который осуществляет подключение первичной обмотки Т2 к питающей сети.
На Рис.2 представлена схема обмоток сварочного трансформатора с указанием количества витков. Первичная обмотка имеет 6 выводов, переключением которых можно осуществлять ступенчатую грубую регулировку выходного сварочного тока вторичной обмотки. При этом постоянно подсоединенным к сетевой цепи остается вывод №1, а остальные 5 служат для регулировки, и для работы подключают к питанию только один из них.
Схема пускателя МТТ4К, выпускаемого серийно, на Рис.3. Этот модуль представляет собой тиристорный ключ, который при замыкании его контактов 5 и 4 коммутирует нагрузку через контакты 1 и 3, подключенные в разрыв цепи первичной обмотки Тр2. МТТ4К рассчитан на нагрузку с максимальными напряжением до 800 В и током до 80 А. Производят такие модули в г. Запорожье на ООО "Элемент-Преобразователь".
Схема управления состоит из:
- блока питания;
- непосредственно цепи управления;
- реле K1.
В блоке питания может быть использован любой трансформатор мощностью не более 20 Вт, предназначенный для работы от сети 220 В и выдающий на вторичной обмотке напряжение 20–25 В. В качестве выпрямителя предлагается установить диодный мост типа КЦ402, но может быть применен любой другой с аналогичными параметрами либо собран из отдельных диодов.
Реле K1 служит для замыкания контактов 4 и 5 ключа МТТ4К. Это происходит при подаче напряжения от цепи управления на обмотку его катушки. Так как коммутируемый ток, протекающий через замкнутые контакты 4 и 5 тиристорного ключа, не превышает 100 мА, то в качестве K1 подойдет практически любое слаботочное электромагнитное реле с напряжением срабатывания в пределах 15–20 В, например, РЭС55, РЭС43, РЭС32 и подобные.
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.
4 Силовая часть – трансформатор
Предлагаемая контактная сварка может быть собрана, как показано по видео, на основе сварочного трансформатора, изготовленного с использованием магнитопровода от трансформатора на 2,5 А. Такие встречаются в ЛАТРах, лабораторных приборах и ряде других устройств. Старую обмотку необходимо удалить. На торцах магнитопровода надо установить кольца, изготовленные из тонкого электрокартона.
Их подгибают по внутренней и внешней кромке. Затем магнитопровод надо обмотать поверх колец 3-мя или большим количеством слоев лакоткани. Для выполнения обмоток используют провода:
- Для первичной 1,5 мм в диаметре, лучше в тканевой изоляции – это будет способствовать хорошему пропитыванию обмотки лаком;
- Для вторичной диаметром 20 мм многожильный в кремнийорганической изоляции с площадью сечения не меньше 300 мм 2 .
Количество витков указано на Рис.2. От первичной обмотки делаются промежуточные выводы. После намотки ее пропитывают лаком ЭП370, КС521 либо подобным. Поверх первичной катушки наматывают хлопчатобумажную ленту (1 слой), которую тоже пропитывают лаком. Затем укладывают вторичную обмотку и снова делают пропитку лаком.
5 Как сделать клещи?
Контактная сварка может быть оснащена клещами, которые монтируют непосредственно в сам корпус устройства, как на видео, либо выносными в виде ножниц. Первые, с точки зрения выполнения качественной, надежной изоляции между их узлами и обеспечения хорошего контакта в цепи от трансформатора до электродов, изготовить и подсоединить гораздо проще, чем выносные.
Однако прижимное усилие, развиваемое такой конструкцией, если не нарастить длину подвижного рычага клещей после электрода, будет равно усилию, создаваемому непосредственно сварщиком. Выносными клещами удобнее пользоваться – можно работать на некотором удалении от аппарата. А усилие, развиваемое ими, будет зависеть от длины ручек. Однако надо будет в месте их подвижного болтового соединения сделать достаточно хорошую изоляцию из текстолитовых втулок и шайб.
Изготавливая клещи, нужно заранее предусмотреть необходимый вылет их электродов – расстояние от корпуса аппарата или места подвижного соединения ручек до электродов. От этого параметра будет зависеть максимально возможное расстояние от кромки листовой детали до места, где выполняется сварка.
Электроды клещей делают из прутков меди либо бериллиевой бронзы. Можно использовать жала мощных паяльников. В любом случае диаметр электродов должен быть не меньше, чем у подводящих к ним ток проводов. Чтобы получать сварочные ядра нужного качества, у контактных площадок (кончиков электродов) размер должен быть как можно меньше.
Среди множества видов сварочных процессов можно выделить точечную. Ее применяют при создании систем вентиляции и кондиционирования, для соединения тонкостенных корпусных деталей и множества других конструкций.
Виды точечной сварки
К точечной относят один из видов контактной сварки, в ходе выполнения которой детали соединяют по отдельным точкам. Электроды, выполненные из разных материалов, сжимают заготовки и передают через себя электрический ток соответствующих характеристик. Расположение точек контакта, напрямую зависит от того как установлены электроды в машине, используемой для сварки. Опять же в зависимости от конструкции машины и электродов допустимо получение одной или нескольких точек сварки.
Контактную сварку используют для работы с черными и цветными металлами. Это могут быть детали, обработанные на механическом оборудовании, они могут иметь одинаковую или разную толщину. В качестве заготовок могут быть использованы листы, полученные на прокатных станах или кузнечно — прессовом оборудовании.
Такой вид сварки наиболее эффективен для изготовления деталей в транспортном машиностроении, при производстве различного по классам станочного оборудования и пр.
Особенности и принцип точечной сварки для выбора трансформатора
Метод точечной сварки применяют и на производственных площадках, и в кустарных мастерских. На производстве эту технологию применяют для работы с листовыми заготовками из разных марок металла – черного, цветного, нержавеющего и пр. С помощью точечной сварки обрабатывают детали разной формы и размеров, кроме того, на оборудовании такой сварки изготавливают пересекающиеся стрежни.
В домашней мастерской такую технологию применяют для выполнения ремонта бытовой техники, в т.ч. автомобильной, электрической, например, для наращивания силового кабеля.
Надо отметить то, что способ точечной сварки включает в себя несколько последовательных операций, причем, эти операции одинаковы и для промышленного, и для бытового оборудования.
На первом этапе заготовки, выполненные из металла, соединяют между собой в заданном пространственном положении. Для их фиксации могут быть использованы обыкновенные строительные струбцины или друга технологическая оснастка.
Затем, соединенные детали помещают в рабочую зону оборудования, в пространстве между электродами. После этого их приводят в движение, начинается сжимание заготовок и подача электрического тока с определенными характеристиками. Подаваемый ток, выполняет нагревание металла до определенной температуры, в результате, этого будет произведена необходимая деформация заготовок.
В промышленных условиях применяют автоматические установки точечной сварки, в условиях мастерской чаще применяют полуавтоматические сварочные аппараты. Некоторые виды оборудования позволяют получать до 600 сварных контактов в минуту.
Еще один способ точечной сварки — это лазерная. Ее применение обеспечивает высокое качество, получаемых швов.
Смысл сварки этого типа заключается в следующем:
После сильного нагрева заготовок происходит их оплавление и происходит образование однородной структуры (шва).
Главный параметр такого сварочного процесса – это импульсная характеристика тока.
Именно она обеспечивает требуемый нагрев. Кроме того, важную роль играет и сила, с которой заготовки прижимают друг с другом. Именно в результате этого происходит кристаллизация металлической структуры.
Импульсная сварка гарантирует максимальную прочность стыков, при практически полной автоматизации сварочного процесса. Но главный недостаток такой технологии это невозможность обеспечения 100% герметичности заготовок между собой.
Виды трансформаторов для сварки
Технические характеристики трансформаторов должны обеспечивать такие технические свойства, которые позволяют с минимальными потерями произвести нагрев, расплав и соединение обрабатываемых деталей.
Трансформатор, предназначенный для производства сварных работ, имеет простую конструкцию и именно поэтому, многие домашние мастера предпочитают его изготавливать самостоятельно.
В конструкцию входит несколько составных частей:
- Сердечник, состоящий из нескольких пластин, выполненных из стали. Для сборки магнитопровода применяют пластины, изготовленные из электротехнической стали. На нем устанавливают одну или несколько обмоток. Настройку напряжения выполняют с помощью винтовой пары, которая проходит через сердечник и обмотку.
- Металлический корпус предназначен для защиты устройства от каких-либо повреждений. Кроме того, в состав трансформатора входят устройства вентиляции, рукояти и колеса для транспортировки.
Номинальное рабочее напряжение составляет 220 или 380 вольт и это позволяет их использовать и на промышленных объектах, и домашнем хозяйстве. Технические характеристики трансформатора допускают производить работы с металлическими заготовками разной формы и размеров.
Трансформатор для контактной сварки, состоит из тех же узлов, что и для традиционной. Это оборудование работает в режиме коротких, но часто повторяющихся нагрузок. Это приводит к тому, что обмотки испытывают серьезные динамические нагрузки. Для их компенсации в трансформаторах для точечной сварки применяют сердечник броневого типа и дисковые обмотки.
Трансформатор для контактной сварки ТВК-75 предназначается для работы в составе электросварного оборудования для точечной сварки, которые эксплуатируются в закрытых помещениях при соблюдении ряда условий. Магнитопровод в этом трансформаторе имеет ленточную конструкцию, и стянут в раму с помощью шпилек. Обмотки этого трансформатора дисковые. Для изготовления первой обмотки применяют теплостойкий кабель ПСД.
Вторая обмотка собрана из отдельных дисков и с помощью металлических деталей, выполненных из меди, они собраны в параллельную схему.
Для охлаждения вторичной обмотки используют проточную воду, которая перемещается по специально проложенным трубам. Обмотки залиты эпоксидной смолой.
Напряжение регулируется с помощью переключателей, которые установлены на сварочной машине. К основным параметрам трансформатора этой марки можно отнести следующее:
Охлаждение водой, аппарат изготовлен по классу изоляции F. За счет использования технологии Unicore трансформатор несет минимальные потери в магнитопроводе. Производитель выпускает трансформатор в климатическом исполнении УХЛ4.
Трансформатор для контактной сварки ТКС — 4500 Каскад
Трансформатор для контактной сварки ТКС — 4500 Каскад используют для сварки деталей из малоуглеродистых сталей совокупной толщиной до 4 мм.
Расчет трансформатора для сварки
Магнитопровод и обмотки отвечают за создание рабочих параметров устройства. То есть, зная, какие характеристики должны быть у трансформатора можно просчитать параметры обмоток, сердечника и сечения всех проводов.
Для выполнения расчетов необходимо взять следующие данные:
- Напряжение на первой обмотке.
- Напряжение на второй обмотке.
- Сила тока на второй обмотке. Размер этого параметра определяется типом электродов и размерами заготовки.
- Площадь сердечника. Этот параметр определяет надежность трансформатора в целом. Оптимальным размером можно считать от 45 до 55 кв. см.
- Размер площади окна сердечника. Оптимальным считают размер от 80 до 110 кв. см.
- Плотность тока внутри обмотки. Этот параметр отвечает за потери в обмотке. Для аппаратов, выполненных своими руками, эта характеристика составляет 2,5 – 3 А.
Самодельный аппарат из микроволновой печи
Для установки в домашней мастерской высокопроизводительного сварочного оборудования нет необходимости в приобретении дорогостоящего оборудования. Для этого достаточно использовать старую микроволновую печь. Точнее, ее трансформатор. Он в состоянии обеспечить напряжение необходимо для выполнения точечной сварки.
При извлечении трансформатора из корпуса микроволновой печи необходимо соблюдать аккуратность. Сначала надо снять все крепежные детали, и удалить вторичную обмотку. Кроме этого необходимо удалить шунты, встроенные в ограничители тока. Точечная сварка, изготовленная из микроволновой печи, обеспечивает мощность в 700 – 800 Вт и это позволяет выполнять сварку стальных листов толщиной до 1 мм.
Как и для любого другого сварочного устройства для его работы потребуется электрод.
Создание электродов
Сварочное оборудование позволяет выполнять большое количество работ по неразъемному соединению деталей, выполненных из металла. Для выполнения этой операции применяют электроды. Те, которые применяют для точечной сварки, называют сварочные клещи. Их можно купить и в специализированном магазине, а можно изготовить своими силами.
Сварочные клещи состоят из:
- захвата, который несет токонесущие части;
- собственно электроды;
- сварочные кабели;
- механизм управления.
Для качественного сварного соединения необходимо, чтобы на выходе из аппарата было устойчивое пониженное напряжение и повышенная сила тока. Часто, для достижения необходимых параметров применяют аппараты с усиленной второй обмоткой.
Напряжение с обмотки поступает на сварочные клещи, в которые вставляют заготовки, подлежащие сварке.
Когда заготовки собраны между собой и помещены в рабочее пространство электроды сжимают. Это можно выполнить в ручном, а можно и в автоматическом режимах. Одновременно с этим на электроды подается ток надлежащей мощности. Он вызывает нагрев металла, его расплав и перемешивание. Так, выполняется контактная сварка. Диаметр пятна контакта определяет размер силы тока и время выдержки деталей между электродами.
Сварка цветных металлов точечной сваркой
В промышленности широко применяют точечную сварку цветных металлов. В качестве примера можно рассмотреть сварку алюминия. Важным моментом в точечной сварке является удаление с поверхности заготовок оксидной пленки. Как правило, ее удаляют с применением стальной щетки или абразивной шкурки нулевого размера. Другой, не менее распространенный способ удаления оксидной пленки – это химический.
Для того применяют серную или хромовую кислоту. Но, такой способ применяют в условиях серийного производства.
Для сварки цветных металлов, в частности, алюминия необходимо использовать машины большой мощности. Так, для сварки двух листов дюраля толщиной в 0,5 мм потребует ток в 12 000 А.
Одна из разновидностей контактной сварки – конденсаторная. Такой метод сварки известен с первой половины прошлого века. Сварка происходит за счет расплавления заготовок в тех местах, где происходит короткое замыкание тока, которое получают из энергии разряда конденсаторов. Время процесса сварки составляет от 1 до 3 миллисекунд.
В основе такого сварочного аппарата находится конденсаторная емкость, заряжаемая от источника постоянного напряжения.
По достижении потребного количества энергии в емкости, электроды смыкают в месте сварки. Ток, протекающий между заготовками, вызывает необходимый нагрев поверхности и в результате металл плавится и образуется шов высокого качества.
К достоинствам конденсаторной сварки можно отнести:
Скорость, применение автоматизированного оборудования позволяет получать до 600 точек сварки в минуту. Точность позиционирования и соединения заготовок. Малое выделение тепла, отсутствие расходных материалов – проволоки или электродов.
На практике применяют два вида аппаратов такого типа сварки. Первые обеспечивают разряд из накопителей энергии на поверхности деталей, вторые получают разряд от второй обмотки трансформатора. Первый метод применяют при проведении ударно-конденсаторной сварки, второй применяют тогда, когда речь идет о необходимости получения качественного шва.
Такая сварка отличается экономичностью и поэтому ее часто применяют в условиях домашней мастерской. На рынке можно встретить устройства с мощностью в 100 – 400 Вт, которые часто применяют для работы в небольших мастерских по ремонту автомобильных кузовов.
Продолжительность нагрева и сила давления
Режимы сварки определяют следующими характеристиками – силой тока, длительностью нагрева, силой сжатия, размерами рабочего конца электрода.
Особенности выбора и использования электродов
Электроды для такой сварки должны иметь форму и размер, которые обеспечат его доступ к рабочему месту. Кроме того, электроды должны быть приспособлены для простой и надежной установки в сварочной машине и иметь высокую стойкость к износу. Самая простая конструкция электрода для точечной сварки – прямая. Их производят в соответствии с требованиями ГОСТ 14111-69. Для их производства применяют различные сплавы на основе меди.
Например, при сварке разных металлов электроды должны обладать низкой электропроводностью. Но если, из металла такого типа изготовить весь электрод, то он будет достаточно быстро нагреваться. В таком случае его необходимо выполнять из двух частей. Одну из меди, а другую из материала, который приспособлен для выполнения необходимой операции.
Иногда возникают ситуации, когда нужно сварить вместе тонкие листы металла, а обычный инвертор такую работу выполнить не сможет. В таком случае поможет контактный сварочный аппарат. На прилавках магазинов можно найти массу аппаратов для этих целей, это и микросварка, и мини-инвертор, и большой споттер. А может ли что-то подобное сделать обычный домашний мастер своими руками? Главное условие для этого - наличие трансформатора. Можно взять старый или приобрести новый - либо сделать точечную сварку своими руками.
Самодельная точечная сварка
Точечная сварка из микроволновки своими руками - это самое полезное для домашнего хозяйства, что можно сделать из трансформатора от микроволновки. Самодельная точечная сварка проста в изготовлении и собрать себе такой аппарат сможет практически любой человек.
Для сбора сварочника потребуется:
Применение трансформатора
Основная деталь любого сварочного аппарата - это трансформатор. Применение трансформатора от микроволновки для создания сварочного аппарата обусловлено его доступностью и недорогой ценой. В микроволновке довольно мощный трансформатор, он используется для питания магнетрона.
Трансформатора мощностью 1 кВт будет вполне достаточно для соединения металлических деталей толщиной около 1 мм. Если же нужно провести работу, требующую большей мощности, нужно брать трансформаторы работающие в паре.
В микроволновках для питания магнетрона используется повышающий трансформатор. От него используются только магнитопровод и первичная обмотка. Там, где толстый провод и малое количество витков - это первичная обмотка. Обмотка, сделанная тонким проводом - это вторичная. Ее необходимо срезать ножовкой с обоих концов и выбить. Если же вторичная обмотка засела очень плотно, ее можно аккуратно высверлить дрелью, чтобы не сломать трансформатор. Поэтому все операции нужно выполнять предельно аккуратно и внимательно.
Для монтажа новой обмотки лучше использовать толстый медный провод. Подойдет как многожильный, так и одножильный провод.
Провод нужно брать с изоляцией, чтобы отделить витки друг от друга. Если изоляция отсутствует, необходимо намотать ее используя диэлектрический материал.
Чтобы получить на выходе нужное напряжения, нужно намотать пару-тройку витков новой обмотки. Для точечной сварки этого вполне достаточно.
Также добиться повышения мощности можно, соединив два трансформатора последовательно. Количество витков должно быть одинаковое в каждом трансформаторе. Другими словами, при намотке вторичной обмотки нужно один провод пропустить через два трансформатора. Важно, чтобы направление витков совпадало. Такое решение может понадобиться в случае необходимости сварки более толстых листов металла.
Использование электродов
Следующим важным элементов сварки будут электроды . В идеале лучше использовать медные
стержни толщиной не меньше диаметра провода- либо толще. Для небольших бытовых приборов можно использовать жала мощных паяльников.
Оптимальным вариантом будет сразу оконечить электродами провод выходящий из трансформатора. Все соединения нужно обязательно пропаять, чтобы медные детали не окислялись. Из-за окисления меди в местах соединений вырастает сопротивление, что ведет к большой потере мощности, и впоследствии аппарат перестанет работать.
Органы управления
Самодельная точечная сварка включает два основных элемента управления:
- кнопка пуска;
- прижимной рычаг.
Основное правило для выбора рычага гласит - чем толще детали нам нужно сварить, тем большее прижимное усилие между ними нужно создавать. Поэтому рычаг нужно выбирать попрочнее, а сам аппарат устанавливать на массивное устойчивое основание.
Схема подключения кнопки очень проста - чтобы не было лишнего сопротивления от кнопки пуска и она не вышла быстро из строя, устанавливать ее следует в цепь первичной обмотки. Не стоит брать совсем мелкий переключатель, так как от нагрузки он может быстро сгореть.
В этом случае удобнее всего будет расположить выключатель на рукоятке прижимного рычага. При такой установке удобнее одной рукой нажимать на рычаг и запускать сварку.
Правила эксплуатации
После того, как самоделка готова, можно приступать к тестированию.
Процесс сварки делится на три этапа:
- совмещение свариваемых деталей;
- закрепление деталей между электродами аппарата;
- пуск тока, в результате воздействия которого происходит сварка деталей.
При долгой работе провода в трансформаторе перегреваются, изоляция на них плавится и может произойти короткое замыкание. Поэтому нужно придумать какое-нибудь охлаждение. Например, мини-вентилятор.
Нажимать на кнопку пуска можно только после плотного сжатия электродов. Если же контакт между свариваемыми поверхностями и электродами будет плохой, возникнет сильное искрение, которое приведет к быстрой порче электродов.
Необходимо точно выдерживать заданный промежуток времени на прохождение токового импульса через электроды. Определить это время можно наблюдая за сварной точкой.
В каждом конкретном случае оно будет разным . С приобретением опыта работы на аппарате качество сварки будет возрастать.
Точечная сварка, как известно, выполняется на специализированном оборудовании, однако подобное устройство можно не только найти в серийном исполнении, но и сделать своими руками: для этого пригодится трансформатор, извлеченный из старой микроволновки. Аппарат, полученный в итоге, даст вам возможность качественно выполнять точечную сварку при помощи переменного тока, сила которого не регулируется.
Трансформатор выступает важнейшим элементом любого такого устройства для точечной сварки: его задача состоит в том, чтобы увеличить значение входного напряжения до требуемой величины. Чтобы эффективно справляться с этим, устройство должно обладать высоким коэффициентом трансформации. Такими трансформаторами оснащаются большие микроволновые печи, одну из которых вам и необходимо найти. Когда вы найдете такую модель микроволновки, надо будет очень аккуратно извлечь из нее трансформатор.
Технологию сборки аппарата для точечной сварки более-менее детально можно увидеть на видео ниже. Пример данного самодельного устройства поможет нам проиллюстрировать процесс создания точечной . Для более подробного ознакомления с деталями сборки читайте статью полностью.
Вынимаем трансформатор из микроволновой печи
Если в самодельном аппарате для точечной сварки задействован трансформатор, имеющий мощность 700–800 Вт, то с его помощью вы сможете соединять листы из металла, толщина которых доходит до 1 мм. Такой трансформатор входит в категорию устройств повышающего типа, для обеспечения питания магнетрона он способен вырабатывать напряжение, равное 4 кВ.
Магнетрон, которым оснащена любая микроволновка, требует для своей работы высокого напряжения. В связи с этим подключенный к нему трансформатор отличается меньшим количеством витков на своей первичной обмотке и большим – на вторичной. На последней создается напряжение порядка 2 кВ, увеличивающееся затем в два раза за счет использования специального удвоителя. Проверять работоспособность такого устройства путем измерения напряжения, подключенного к его первичной обмотке, нет никакого смысла.
Извлекать из микроволновки трансформатор следует аккуратно. Не следует брать в руки молоток и другие тяжелые предметы. С микроволновки откручивается ее основа, убираются все крепления, и трансформатор аккуратно снимается с места его установки. В извлеченном из СВЧ-печи устройстве вам понадобятся, во-первых, его магнитопровод, во-вторых, первичная обмотка, которая по сравнению со вторичной выполнена из более толстого провода и имеет меньше витков.
Вторичную обмотку из-за ее ненадобности вам придется демонтировать, для чего уже пригодятся молоток и зубило. Очень важно при этом не повредить и не помять первичную обмотку, поэтому действовать надо с максимальной аккуратностью. Если при демонтаже вторичной обмотки вы обнаружите в трансформаторе шунты, используемые для ограничения силы тока, их тоже надо удалить.
Вторичную обмотку можно срезать стамеской
Если магнитопровод трансформатора является не клееной, а сварной конструкцией, то удалять с него вторичную обмотку лучше при помощи стамески или обычной ножовки по металлу. Если же обмотка очень плотно набита в окно магнитопровода, то ее, разрезав провода, необходимо будет высверлить или выковырять. Делать это надо очень аккуратно, так как магнитопровод может разрушиться из-за таких манипуляций.
После выполнения демонтажных работ следует намотать новую вторичную обмотку. Для этого вам будет необходим провод диаметром не меньше 1 см. Если такого провода у вас в запасе нет, его придется купить. При этом совсем не обязательно приобретать цельный многожильный провод такого сечения, можно использовать и пучок из нескольких отдельных проводников, которые в сумме обеспечат требуемый диаметр. После монтажа новой вторичной обмотки ваш модернизированный трансформатор будет способен вырабатывать ток, сила которого составляет до 1000 А.
Если вы хотите сделать аппарат для точечной сварки более мощным, то технических возможностей одного трансформатора вам может не хватить. Здесь необходимо использовать два таких устройства (соответственно, разобрав две микроволновки).
Тонкости модернизации трансформатора от СВЧ-печи
Чтобы сделать вторичную обмотку, вам надо намотать на сердечник 2–3 витка, что обеспечит получение выходного напряжения порядка 2 В, а силы кратковременного сварочного тока – больше 800 А. Этого вполне достаточно для эффективной работы аппарата точечной сварки. Намотка такого количества витков может вызвать затруднения, если используемый провод имеет толстый слой изоляции. Решить эту проблему достаточно просто: необходимо снять с провода стандартную изоляцию и обмотать его изолентой, имеющей тканевую основу. Очень важно, чтобы провод, используемый для вторичной обмотки, имел минимально возможную длину, что позволит избежать необоснованного увеличения его сопротивления и, соответственно, уменьшения силы тока.
Если вам надо сваривать металлические листы толщиной до 5 мм, имейте в виду, что для этого потребуется аппарат для точечной сварки, обладающий большей мощностью. Чтобы сделать его своими руками, необходимо использовать соединенные в одну цепь два трансформатора. Соблюдать соответствующие правила при выполнении такого соединения надо обязательно. Если вы ошибетесь и неправильно подключите выводы первичных и вторичных обмоток двух трансформаторов, может возникнуть короткое замыкание. Правильность соединения обмоток, если на их одноименных выводах нет маркировки, проверяется при помощи вольтметра.
После правильного соединения одноименных выводов двух трансформаторов требуется замерить значение силы тока, который они совместно формируют. Как правило, самодельные трансформаторы, предназначенные для аппаратов точечной сварки, эксплуатировать которые планируется в домашних мастерских, ограничивают по силе тока – не более 2000 А. Превышение этого значения спровоцирует перебои в работе электрической сети не только в вашем доме, но и у ваших ближайших соседей. А это, естественно, приведет к конфликтам. Значение силы тока, выдаваемого соединенными трансформаторами, а также наличие короткого замыкания в их цепи проверяют при помощи амперметра.
Еще один пример сборки точечной сварки представлен на видео ниже:
Каких результатов можно добиться, если в соответствии с правилами соединить два трансформатора, не отличающихся большой мощностью? Если взять два одинаковых устройства со следующими характеристиками: мощность – 0,5 кВт, входное напряжение – 220 В, выходное напряжение – 2 В, сила номинального тока – 250 А, – то, последовательно соединив их первичные и вторичные обмотки, на выходе вы получите удвоенную силу номинального тока, то есть 500 А.
Практически так же увеличится и кратковременный сварочный ток, но при его формировании будут наблюдаться значительные потери, что обусловлено большим сопротивлением такой электрической цепи. Оба конца вторичной обмотки – провода Ø 1 см – соединяются с электродами аппарата для точечной сварки.
Соединение 2-х трансформаторов по схеме №1
Если в вашем распоряжении имеются два мощных трансформатора, но и их выходного напряжения не хватает для самодельного аппарата, можно последовательно соединить их вторичные обмотки, которые должны иметь одинаковое количество витков. К такой мере прибегают, если просто домотать витки на вторичной обмотке невозможно из-за недостаточно большого размера окна на магнитопроводе.
При таком соединении надо следить, чтобы направление витков на вторичных обмотках соединяемых устройств было согласовано, иначе может получиться противофаза, и выходное напряжение у такого объединенного устройства будет близко к нулю. Чтобы экспериментальным путем определить правильность соединения, желательно использовать тонкие провода.
Как определить одноименные выводы трансформаторов
Если выводы обмоток соединяемых устройств не имеют маркировки, то необходимо определить среди них одноименные, чтобы их и соединить между собой. Решить такую задачу можно следующим способом: первичные и вторичные обмотки двух или более трансформаторов соединяют последовательно, на вход такого объединенного устройства подают напряжение, а к выходным выводам (выводы с последовательно соединенных вторичных обмоток) подключают вольтметр переменного напряжения.
В зависимости от направления подключения вольтметр может вести себя по-разному:
- показывать то или иное значение напряжения;
- не показывать вообще никакого напряжения в цепи.
Если вольтметр выдает какое-либо напряжение, значит, в цепи соединения и первичных, и вторичных обмоток присутствуют разноименные выводы. При соединении обмоток таким неправильным способом в них протекают следующие процессы: напряжение, поступающее на вход первичных обмоток двух соединенных трансформаторов, уменьшается на каждой из них вполовину; увеличение напряжения происходит на вторичных обмотках, каждая из которых обладает одинаковым коэффициентом трансформации. Вольтметр на выходе зарегистрирует суммарное напряжение, значение которого равно удвоенной величине входного.
Если вольтметр показывает значение «0», то это означает, что напряжения, выходящие с каждой из последовательно соединенных вторичных обмоток, равны по значению, но имеют разные знаки, таким образом, они компенсируют друг друга. Иными словами, хотя бы одна из пар обмоток, объединенных в цепь, соединена одноименными выводами. В таком случае правильного соединения элементов цепи добиваются путем изменения порядка подключения первичных или вторичных обмоток, ориентируясь на показания вольтметра.
Электроды для самодельной точечной сварки
Выбирая для аппарата точечной сварки, собранного своими руками из микроволновки, электроды, следует обращать внимание на то, чтобы их диаметр соответствовал диаметру провода, с которым они соединены. В качестве таких элементов можно использовать медные прутки, а для устройств небольшой мощности подойдут жала от профессиональных паяльников.
В процессе эксплуатации электроды для точечной сварки активно изнашиваются. Чтобы корректировать их геометрические параметры, их необходимо постоянно подтачивать. Естественно, что со временем такие элементы потребуют замены на новые.
Провода, которыми электроды связаны с аппаратом для точечной сварки, должны иметь минимальную длину, иначе в них будет теряться значительная мощность устройства. Потери мощности станут серьезными и в том случае, если в электрической цепи «электрод – устройство для точечной сварки» имеется много соединений. Если вы хотите увеличить эффективность использования своего самодельного оборудования, то лучше на провода, которыми соединяются электроды, напаять медные наконечники. Используя такие наконечники, вы избежите возникающих из-за увеличенного сопротивления обжимных или любых других соединений потерь мощности в местах контакта.
Провода, связывающие электроды с аппаратом для точечной сварки, имеют достаточно большой диаметр, поэтому облегчить их пайку помогут специальные наконечники, предварительно подвергнутые лужению. Поскольку электроды для такого устройства являются съемными, в местах их соединения с наконечниками пайку не выполняют. Конечно, в таких местах, постоянно подвергаемых окислению, также происходит потеря мощности, но очистить их значительно легче, чем обжатые наконечники.
Устанавливаем электроды на сварочный аппарат
Как уже было указано выше, электрод для контактной сварки можно сделать из медного прутка или жала от профессионального паяльника, если мощность устройства невысока. Провод от аппарата присоединяется к электроду с помощью медного наконечника, который соединен с ним при помощи пайки.
Наконечник совмещают с электродом при помощи болтового соединения, которое должно быть очень надежным, чтобы увеличение сопротивления в месте ненадежного контакта не приводило к потере мощности аппарата для точечной сварки. Чтобы выполнить такое соединение, в электроде и наконечнике делают отверстия одинакового диаметра.
Болты и гайки, с помощью которых будут соединяться электроды и наконечники с проводами, лучше всего выбирать из меди или ее сплавов, отличающихся минимальным электрическим сопротивлением. Элементы таких соединений, значительно упрощающих обслуживание аппарата для контактной сварки, совсем несложно изготовить своими руками.
Органы управления самодельной точечной сваркой
Управление аппаратом точечной сварки (особенно сделанного из микроволновки своими руками) не отличается особенной сложностью. Для этого вполне достаточно двух элементов: рычага и выключателя. Сила сжатия между электродами, за которую отвечает рычаг, должна обеспечивать в точке выполнения сварки надежный контакт соединяемых деталей. Чтобы выполнить эти важные требования, рычажные механизмы таких аппаратов можно дополнить винтовыми элементами, которые обеспечивают еще более значительную силу сжатия. Естественно, такой элемент устройства для точечной сварки должен обладать очень высокой надежностью.
На серьезном производственном оборудовании, которое используется для соединения листов стали значительной толщины, устанавливают элементы сжатия, создающие давление от 50 до 1000 кг – в зависимости от необходимости. А на аппаратах точечной сварки, применяемых для нерегулярных и несложных работ в домашней мастерской, вполне достаточно того, чтобы такой механизм создавал давление до 30 кг. Для удобства и простоты работы на аппарате точечной сварки его прижимной рычаг делают более длинным, это также позволит увеличить силу сжатия до необходимого значения.
Для самодельного домашнего устройства вполне достаточно рычага, длина которого будет составлять 60 см. При помощи такого рычага можно увеличить прилагаемое усилие в 10 раз. Соответственно, если вы будете давить на рычаг с усилием 3 кг, то электроды и соединяемые детали будут сжиматься силой 30 кг. Чтобы такой рычаг при надавливании не сдвигал с места сам аппарат, основание оборудования необходимо надежно зафиксировать на поверхности рабочего стола при помощи струбцины.
Выключатель, отвечающий в устройстве за подачу тока к , подключают к цепи первичной обмотки трансформатора, сила тока в которой значительно меньше, чем во вторичной. Если подключить выключатель ко вторичной обмотке, то он создаст дополнительное сопротивление, а его контакты под воздействием сильного тока намертво приварятся.
Если в качестве прижимного механизма применяется рычаг, то выключатель лучше расположить прямо на нем, тогда вторая рука будет свободной (ее можно использовать для поддержки свариваемых деталей).
Особенности работы на самодельном оборудовании для точечной сварки заключаются в том, что подавать ток на электроды следует только тогда, когда они находятся в сжатом состоянии. В противном случае вы столкнетесь с интенсивным искрением электродов и, как следствие, с их активным подгоранием. Получить первоначальный опыт по работе на таком устройстве можно при помощи обучающего видео.
Электроды оборудования для точечной сварки активно нагреваются в процессе работы. Кроме того, интенсивному нагреву подвержены трансформатор и токопроводящие элементы такого устройства. Чтобы избежать слишком сильного нагрева, который может привести к выходу оборудования для точечной сварки из строя, следует предусмотреть простейшую систему охлаждения. Для этого часто используют обычный вентилятор. Можно также делать перерывы в работе, необходимые для охлаждения элементов аппарата.
Время выдержки электродов под током в сжатом состоянии в процессе выполнения сварки можно контролировать визуально, ориентируясь на цвет точки в месте соединения, либо использовать для этого специальное реле.
Очевидно, что изготовить аппарат для точечной сварки на основе трансформатора от микроволновки совсем несложно, внимательно изучив представленные видео и фото процесса сборки и учтя озвученные рекомендации.
Принцип точечной сварки заключается в соединении двух металлов под действием электрической дуги, создаваемой двумя подвижными электродами (жалами). К ним подводится электроток большой мощности. При сжимании электродов на месте прошива металлов дугой образуется расплав однородной структуры.
Метод точечной сварки часто применяется в автомастерских, частных гаражах, когда проводятся кузовные работы. Очень часто автомобильные аккумуляторы выходят из строя из-за перелома контакта, чтобы их поменять обычная пайка не подходит, нужно более прочное соединение.
Технология точечной сварки
Метод подходит для прочного соединения неоднородных сплавов. Сварка называется точечной из-за размера контакта, она зависит от площади касания двух жал или электродов, образующих электродугу.
Чтобы сделать точечную сварку, берут два листа металла и сварочное устройство. Процесс состоит из нескольких этапов:
- свариваемый металл помещают между жалами, к которым подводится электрический ток;
- включается блок питания;
- жала с силой соединяют;
- возникает электродуга, она проходит сквозь металлы, разогревает их;
- за счет силы сжатия расплав уплотняется, получается точечное соединение двух листов металла.
Прочность соединения зависит от силы сжатия жал, мощности дуги и площади касательной поверхности жал. Их делают из сплавов большой электро-, теплопроводности, такими свойствами обладают цветные металлы на основе меди.
Оборудование
Готовые аппараты для точечной сварки бывают стационарными и переносными, ими удобно пользоваться при проведении ремонтных работ. В промышленности используются сварочные автоматы. Есть переносные рычажные сварочные устройства, они называются клещами.
Сварочное оборудование стоит недешево, пользоваться им приходится редко. Умельцы нашли рациональный выход из положения.
Устройство точечной сварки для аккумуляторов и кузова своими руками сделать вполне реально. Его можно использовать для ремонта бытовой техники, создавать декоративные изделия из металла.
Сварочные клещи
Переносное устройство для контактной точечной сварки своими руками делается по принципу плоскогубцев. Длинные ручки позволяют с небольшим усилием плотно сдвигать жала. Их крепят перпендикулярно коротким концам зажимных ручек.
Жала вытачивают из меди или бронзы, их делают съемными, чтобы можно было менять площадь контакта. В процессе работы к жалам подводят ток. Толстый провод монтируют или приваривают к металлическим ручкам. Длинные концы рычага хорошо изолируют.
В качестве источника электропитания используют трехфазный трансформатор. Если мощности имеющегося трансформатора недостаточно, в качестве дополнительной обмотки на него набрасывают два витка толстого провода. Таким устройствами скрепляют листы до 6 мм толщиной. Для тонкого металал они не подходят.
Сварка мелких деталей
Иногда бывает проблематично крепить небольшие контакты: обычный паяльник для этого не подходит, соединение, полученное методом лужения очень хрупкое, не выносит больших динамических нагрузок.
Сделать точечную сварку двух небольших контактов можно с помощью мини-сварочника небольшой мощности. Он делается по такому же принципу, что и клещи, только нижняя ручка зажимного устройства стационарно закреплена, двигается только верхняя.
Источник тока фиксируется на диэлектрической основе, это может быть:
- дерево;
- фанера;
- негорючий пластик;
- текстолит.
В качестве выпрямителя тока подойдет трансформатор из микроволновой печи или готовый TR1. Если используется трансформатор из микроволновой печи, в качестве дополнительной обмотки используют провод с сечением не меньше 8 мм2 в прочной термостойкой оплетке.
При подборе электродов важно соизмерять их толщину с размерами провода. Д Концы электродов затачивают до нужного размера. Чем меньше площадь касания, тем прочнее соединение.
В качестве электрода для точечной сварки используют:
- жала паяльников;
- латунный сплошной прокат (прутки, шестигранники, капиллярную трубку);
- стержни из хромокадмиевой бронзы.
При выборе рычага учитывают длину рабочей зоны – это глубина, на которую можно завести свариваемый металл в сварочное устройство. Для крепления жала на ручке используются клеммы: к одному концу подводится ток, другая часть закрепляется саморезом.
Чтобы правильно выбрать время импульса, в электросхему блока питания включают резистор. Кнопку включения выводят на ручку или фиксируют на коробе блока питания. Провода и корпус можно спрятать в единый корпус из электроизолятора.
Аккумуляторный аппарат
Устройство для мини-точечной сварки своими руками делают, используя автомобильную аккумуляторную батарею. Ее мощности хватит, чтобы приварить контакт к другой, которая требует реставрации.
На колодке с клеммником из медного сплава крепят два латунных или бронзовых стержня, они изолируются в зоне контакта с рукой. Нужно учитывать, что во время сварки стержни сильно нагреются, изолятор-соединитель не должен плавиться.
Недостатком такого устройства считается отсутствие выключателя и высокая мощность аккумулятора. Работать с устройством надо осторожно, чтобы в зоне контакта не было прожогов.
Фото точечной сварки своими руками
