Точечная сварка своими руками из инвертора. Контактная сварка – как самому изготовить оборудование и клещи? Точечная сварка из инвертора своими руками
Содержание:Довольно часто возникает потребность в проведении сварочных работ в домашних условиях. Как правило, это небольшие объемы, выполняемые от случая к случаю. Поскольку сварочные аппараты заводского изготовления стоят очень дорого, многие мастера предпочитают изготавливать их различными способами из подручных материалов. Неплохим вариантом заводского аналога считается контактная сварка своими руками из инвертора, обеспечивающая высокое качество работ за сравнительно низкую себестоимость.
Устройство и принцип работы контактной сварки
Принцип действия любого точечного сварочного аппарата заключается в нагревании электротоком в определенных местах металлических деталей, их последующем расплавлении, смешивании между собой и застывании. В результате, в местах застывания обоих металлов образуется сварочный шов. В процессе работы обе детали надежно сжимаются и фиксируются электродами, на которые подается электрический ток.
Для выполнения контактной сварки в домашних условиях потребуются мощные источники питания, что может привести к перегреванию и выходу из строя бытовой электропроводки. В связи с этим рекомендуется заранее проверить состояние проводки и заменить ее, если это необходимо.
При выполнении точечной сварки две заготовки соединяются между собой по прилегающим краям. Данный способ очень эффективен для работы с небольшими деталями, тонкими металлическими листами и прутками, диаметром до 5 мм.
Соединение поверхностей выполняется одним из трех способов:
- При использовании метода оплавления все детали, предназначенные для сварки, соединяются и нагреваются действием электрического тока до их расплавления. Данная технология широко используется в работе с цветными металлами, низкоуглеродистыми сталями, латунными и медными заготовками. В других областях этот метод применяется крайне редко из-за высоких требований к температурному режиму и отсутствию примесей в местах соединений. Точно так же работает и самодельная контактная сварка из сварочного аппарата.
- Непрерывная сварка заготовок методом оплавки выполняется с применением сварочных клещей. Соединение деталей происходит в момент включения тока. После оплавления краев монтируемых деталей, выполняется их осадка, а подача тока прекращается. Данным способом свариваются тонкостенные трубопроводы и заготовки с различной структурой. Основным недостатком этого метода является вероятность вытекания металла из сварочного шва и появление угарного газа.
- Третий способ представляет собой прерывистую оплавку, при выполнении которой обеспечивается поочередное плотное или ослабленное соприкосновение заготовок. Сварочная линия замыкается в области соединения зажимными клещами до поднятия их температуры к отметке 950 градусов. Данный метод применяется, если мощность сварочного устройства изначально недостаточна для выполнения непрерывной оплавки.
Подготовка деталей и сборка точечной сварки
Стандартная конструкция контактного сварочного аппарата состоит из силовой части, автоматического выключателя и защитного устройства. В свою очередь силовая часть включает в себя сварочный трансформатор и тиристорный пускатель, с помощью которых подключается первичная обмотка. Весь инвертор целиком не понадобится для самодельного сварочного аппарата, из него необходимо лишь взять основные детали. Это трансформатор с блоком питания, система управления и выключатель.
При изготовлении точечной сварки в первую очередь с трансформатора нужно снять вторичную обмотку, поскольку она совсем не используется во время работы. Главное при снятие обмотки - сохранить в целость первичной обмотки. Вместо удаленной вторичной обмотки накладывается другая, сделанная из толстого медного провода, сечением примерно 2-3 см. Затем она обматывается изоляционной бумагой и покрывается лаком с целью дополнительной изоляции и фиксации.
Затем проверяется направление каждой обмотки с помощью обычного вольтметра. Во вновь созданной цепи не должно быть коротких замыканий. После этого определяется сила тока. Данная процедура является обязательной для всех подобных устройств с двумя и более обмотками. Значение силы тока не должно быть более 2-х килоампер. В случае превышения установленного уровня, ее необходимо уменьшить.
Во время подготовки трансформаторной катушки и наматывания вторичной обмотки рекомендуется соблюдать обязательные правила. Для расчета количества витков можно воспользоваться формулой N = 50/S, в которой N является количеством витков, а S - площадью сердечника (см2). Ускорить вычисления поможет . Поскольку в конструкции применяются детали от инвертора, то вначале определяются параметры первичной катушки, производятся необходимые расчеты и только потом можно изготавливать вторичную обмотку.
Следует обратить внимание на заземление обеих обмоток. Это связано с высокой мощностью получаемого тока, который может оказаться смертельно опасным при контакте с деталями, находящимися под напряжением. Наряду с тщательной изоляцией, большое значение имеет плотная укладка витков. Иначе могут возникнуть межвитковые замыкания и провода перегорят в результате перегрева. Необходимо позаботиться и об охлаждении трансформатора. Вполне возможно потребуется устанавливать дополнительную систему охлаждения, в состав которой входят радиаторы, обдуваемые вентиляторами.
Дополнительные элементы сварочного аппарата
Следующим этапом после изготовления трансформатора будет изготовление контактных клещей. От качества их изготовления во многом зависит, как станет работать контактная сварка из инвертора. Конструкция клещей выбирается в зависимости от специфики будущих сварочных работ. Захватное устройство изготавливается в соответствии с системой привода и размерами соединяемых деталей.
Важнейшей деталью клещей считаются контактные наконечники. Можно использовать медные наконечники от паяльника или приобрести уже готовые изделия. Следует учитывать и то, что они не должны плавиться во время работы, поэтому для их изготовления должен применяться тугоплавкий металл. Обычно используются прутки диаметром около 15 мм. Диаметр подключаемого кабеля всегда меньше диаметра наконечников.
Провода соединяются с электродами с помощью обычных медных наконечников. Непосредственное соединение осуществляется болтами или пайкой, что значительно снижает вероятность окисления в местах контактактов. Пайка чаще всего используется в маломощных аппаратах, позволяя исключить неправильные соединения, вызывающие нарушения тока на выходе устройства.
Основным преимуществом болтовых соединений является возможность быстрой замены деталей, вышедших из строя, без проведения дополнительных работ по пайке. Все болты и гайки должны быть медными. Если же предполагается накладывать соединительные швы с большой протяженностью, в этом случае наконечники оснащаются специальными роликами.
После изготовления клещей наступает время для решения не менее сложной задачи - обеспечение необходимого давления электродов в точке сваривания деталей. Основная сложность связана с тем, что вручную невозможно создать высокое и равномерное давление. Если другие варианты не рассматриваются, то лучше всего изначально отказаться от изготовления точечной сварки из инвертора, потому что эффективность такого аппарата будет крайне низкой.
В промышленности эта проблема успешно решается путем использования усилителей на основе пневматических или гидравлических систем. В домашних условиях изготовить такие приспособления практически невозможно. Для самодельной точечной сварки лучше всего подойдет система, работающая на сжатом воздухе, которая приводится в действие обычным пневматическим компрессором. Наиболее оптимальным максимальным показателем, необходимым для нормальной работы, будет усилие на концах электродов, составляющее 100 кг и более. Изменение давления происходит с помощью отдельного регулятора, который может быть встроен и в общую систему управления.
На завершающем этапе сборки контактной сварки из инвертора остается лишь смонтировать всю систему. Для монтажа рекомендуется воспользоваться уже готовыми элементами, что существенно упрощает сборку и улучшает эксплуатационные характеристики. Все недостающие детали находятся в инверторе, из которого уже был взят трансформатор.
Емкость конденсаторов, установленных в инверторе, может быть недостаточной для нормальной работы. Поэтому в случае необходимости они заменяются другими деталями, наиболее подходящими по своим параметрам. Далее выполняется ступенчатая регулировка тока, на точность которой влияют технические характеристики вторичной обмотки. Путем таких регулировок можно создать оборудование, способное работать в различных режимах.
Споттер – это сварочный агрегат, используемый специально для организации точечной сварки, а также позволяющий заниматься работами по рихтовке тонких листовых заготовок. Особо распространен этот вид сварки в мастерских, сотрудники которых занимаются рихтовочными работами, требующими предварительной разборки кузова. Использование споттера позволяет избежать обязательного демонтажа несущих частей автомобиля и выполнять рихтовку поверхностей, обходясь без обратного молотка (рисунок далее по тексту).
В данном случае сварочная процедура применяется с целью точечного закрепления на восстанавливаемой поверхности дополнительного держателя, потянув за который удаётся выправить имеющуюся вмятину.
Свойства точечной сварки
Конструкция этого устройства несколько отличается от типовых агрегатов с непрерывно горящей дугой. Изготовить споттер из сварочного аппарата своими руками можно лишь при условии знания основных принципов формирования рабочего тока. Дело в том, что при контактном методе сваривания разогрев происходит не путём расплавления металла, а путём концентрации тепла в точечной зоне между заготовкой и электродом.
В случае ошибочно выбранного режима контактного сваривания (при недостатке опыта у оператора) нередко наблюдается залипание электрода, что может привести к неприятным последствиям в виде КЗ или даже к поломке агрегата. Именно поэтому точечный сварочный аппарат изготавливается с тем расчётом, чтобы время сваривания было строго ограничено и не превышало секунды.
Помимо этого, такое устройство рассчитывается на небольшие значения действующего напряжения (поскольку розжига дуги в данном случае не требуется) и на значительные по величине рабочие токи. В связи с этим входящий в его состав трансформатор (ТТ) также должен выдерживать большие токовые нагрузки, достаточные для качественного прогрева места сварки.
Особенности переделки
Изготовить аппарат точечной сварки своими руками удаётся без излишних усилий, если воспользоваться вариантом переделки его из ненужного сварочного устройства. При подготовке к работам необходимо будет обратить внимание на следующие моменты:
- Для рядового ТТ напряжение при работе на холостом ходу (х. х.), как правило, выбирается не более 70 Вольт;
- В ситуации с агрегатом для точечной сварки этот показатель не должен превышать 6-ти Вольт;
- Для реализации данного условия потребуется новая вторичная обмотка, рассчитанная на пониженное значение выходного напряжения.
Обратите внимание! Изготовить новую низковольтную катушку можно и путём её намотки поверх имеющейся вторичной обмотки (если место позволяет).
В противном случае лучше размотать прежнюю «вторичку» и воспользоваться её проводом для формирования новой рабочей обмотки.
Перед тем, как сделать точечную сварку с обновлённым трансформатором, желательно ознакомиться с существующими типами этих электротехнических изделий и постараться выбрать наиболее подходящий из них.
Сердечники, используемые в сварочных трансформаторах, могут иметь несколько различных исполнений (рисунок ниже).
Среди них особо выделяются следующие типы ТТ:
- С так называемым «Ш-образным» или броневым сердечником;
- Со стержневым основанием (в виде буквы «О»);
- И, наконец, с сердечником, выполненным в виде тора.
Из всех перечисленных вариантов самым подходящим для рассматриваемых целей является трансформатор с тороидальным сердечником, имеющий небольшие габариты и сравнительно малый вес (смотрите рисунок далее по тексту).
Дополнительная информация. Сечение такой жилы в любом трансформаторе будет определяться предполагаемым током сварки.
Чтобы точечная сварка своими руками работала нормально, выходной ток агрегата должен быть не менее 1000 Ампер. Последнее означает, что в выходной обмотке ТТ должен использоваться достаточно толстый провод. Данному требованию полностью удовлетворяет выбранный вариант тороидального сердечника, поскольку места для размещения выходной обмотки в нём имеется предостаточно.
Вторичная обмотка
Выбор параметров
При переделке ТТ основное внимание следует уделить параметрам вторичной обмотки, определяющим выходные характеристика аппарата (его нагрузочный ток, в частности). При этом важно подобрать такое сечение шины, которое бы обеспечивало плотность тока порядка 8 А/мм² (при площади сечения около 120 мм²). Поскольку при намотке на тор обращаться с такой толстой шиной очень трудно, чаще всего ограничиваются значением в 80 мм².
Обратите внимание! Указанное сечение удаётся получить, если сложить вместе несколько проводов чуть меньшей толщины.
Для облегчения условий переделки ТТ под точечный агрегат желательно предварительно рассчитать требуемое для его перемотки количество провода. После этого можно будет (исходя из занимаемого обмоткой места) определиться с тем, войдет ли она в оставшееся на торе свободное пространство или нет.
Важно! В том случае, когда новая намотка не вмещается в тор, старую вторичную катушку придется полностью разобрать (демонтировать).
Для удобства обращения с новыми проводами в процессе намотки их рекомендуется обмотать изоляционной лентой на основе ткани. Для определения точного числа витков, влияющих на величину выходного напряжения, советуем воспользоваться методом пробной намотки проводом небольшого сечения в изоляции.
Поскольку обмотка в этом случае не подключается к нагрузке, сечение пробного провода большого значения не имеет. Опыт показал, что при прикидочных испытаниях достаточно использовать не более 10-ти витков. После их намотки трансформатор следует включить в сеть и измерить выдаваемое пробной катушкой напряжение, после чего оно делится на число витков. В результате получается цифра, показывающая количество витков, необходимых для получения на выходе одного вольта.
Так как в данном случае необходимо получить 6 Вольт, умножив полученное по итогам пробного подключения число на 6, получим требуемое количество витков.
Для того чтобы изготовить новый аппарат своими руками, предварительно следует рассчитать нужное для перемотки ТТ количество провода. После этого можно будет (исходя из занимаемого шинной обмоткой места) определяться с тем, войдет ли она в оставшееся на торе свободное пространство.
Схемы обмотки и её размещение
Схема включения и порядок размещения «вторички» зависят от типа выбранного сердечника. При заявленном нами тороидальном основании ТТ её удобнее разделить на две половинные обмотки, включаемые последовательно (по 3 Вольта каждая).
С целью повышения нагрузочной способности (увеличения сварочного тока) можно сделать две обмотки по 6 Вольт каждая и соединить их параллельно. Выходное напряжение в этом случае не изменится, а нагрузочный ток может быть увеличен вдвое. Такой вариант исполнения позволяет решить вопрос большого сечения вторичной шины, которое после этого может быть уменьшено наполовину.
Различные виды соединений таких обмоток показаны на картинке, размещённой ниже по тексту.
Порядок их подключения очень важен для получения требуемых выходных параметров, а допущенные при этом ошибки могут привести к совсем другим показателям. Так, в частности, если ошибиться при монтаже и включить две обмотки встречно, в результате они окажутся замкнутыми одна на другую и на выходе выдадут нулевое напряжение, что равнозначно КЗ.
На концах уже готовых вторичных обмоток следует обустроить методом обжима специальные наконечники.
Схема управления
Для управления сварочным процессом используются короткие импульсы, формируемые в специальной электронной схеме. При изготовлении споттера на основе старого агрегата также необходимо предусмотреть блок управления, позволяющий коммутировать значительный по величине выходной ток.
Для решения этой задачи сформированные вручную импульсы подаются на первичную обмотку ТТ (простейшая управляющая схема изображена на рисунке ниже).
К недостаткам такого управления следует отнести:
- Посредством приведённой на рисунке кнопки коммутируется сетевое напряжение, что крайне опасно;
- При размыкании механических контактов происходит сильное искрообразование;
- Даже если заменить включатель сети тяговым реле от стартера, управляемым кнопочным механизмом, то такая схема, несмотря на усовершенствование, всё равно будет недоработанной.
Обратите внимание! Для реализации тягового принципа допускается использование комбинации «мощный пускатель плюс автомобильное реле» (причем последнее может быть любой марки).
При выборе этого сочетания реле срабатывает при подаче напряжения 12 Вольт, а его переключение вызывает срабатывание силового контактора. Однако и данный вариант управления не лишён недостатков, поскольку в этом случае не удаётся точно задавить интервал воздействия (ширину импульса).
Для тех, кто владеет азами электроники и умеет обращаться с паяльником, подойдёт более сложная в исполнении, но зато надёжная в эксплуатации электронная схема управления (смотрите фото ниже).
Здесь на входную обмотку ТТ рабочие импульсы поступают с электронного прибора – тиристора, открываемого при воздействии напряжением на его управляющий электрод. Включённый в его цепь конденсатор (С1) при разомкнутом кнопочном контакте заряжается через элементы V1-V4 диодного моста. При нажатии кнопки емкость разряжается через резистор R1 и непосредственно через цепь управляющего электрода тиристора, что приводит к его включению.
Находиться во включённом состоянии электронный прибор будет до тех пор, пока конденсатор полностью не разрядится (этот интервал можно подстроить переменным резистором R1). Для последующей операции запуска кнопку нужно сначала отпустить, а затем опять нажать (её выдержкой и определяется сварочный интервал).
Трансформатор T1 может быть любого типа (с напряжением на вторичной обмотке 12 Вольт). Параметры тиристора должны удовлетворять условиям эксплуатации, то есть допускать его работу при напряжениях до 400 Вольт и токах не менее 50 Ампер. Для этих целей вполне подойдёт электронное изделие марки Т132-50.
В заключительной части обзора напомним, что сварочное оборудование типа «споттер» чаще всего востребовано при кузовном ремонте и подобных ему работах с листовым металлом. В связи с этим при выборе выходной мощности самодельного агрегата обязателен учёт толщины листового материала, с которым преимущественно предстоит работать.
Видео
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.
Точечную сварку можно встретить не только на производстве, но и в бытовых условиях. Преимущества выбора такого вида сварки заключается в ее надежности. Данным способом крепления легко соединить разноуглеродные стали, цветной металл. При этом, можно строить практически любые конфигурации и совмещения с металлами.
Позволяет создавать изделие под любые фантазии и потребности.
Спектр применения
Чаще всего, точечная сварка получила широкое применение в ремонте кабелей и бытовой техники. позволяет производить ремонт аккумуляторов и других мобильных переносных устройств.
Технология сварки
Технология сварки аккумуляторов достаточно проста, пример можно посмотреть по видео ниже.
Весь процесс сварки заключается в нагреве рабочей металлической поверхности до пластичного состояния. В таком состоянии изделия легко деформируются и соединяются.
Для обеспечения качества требуется постоянное проведение процесса плавления. Непрерывность и определенная скорость рабочего темпа, сила нажатия являются ключевыми в работе. В дальнейшем эти параметры характеризуют качество изделий.
Основой принципа работы данной сварки служит преобразование электрической энергии в тепловую. Под воздействием тепла металлическая поверхность подвергаются плавлению.
Контакт электродов следует помещать в местах соединения 2 рабочих поверхностей деталей, необходимых для закрепления.
Застывание расплавленной массы происходит в момент отключения тока. Тем самым, исключается эффект растекания поверхности швов. Поэтому, данный вид сварки носит название точечный.
Клещи
Присоединение частей деталей осуществляется за счёт закрепления поверхности при помощи специальных клещей. Которые, подразделяются на подвесные и ручные.
- Подвесные. Получили широкое применение в условиях завода и промышленных предприятий, подлежат многократному использованию.
- Ручные. Основной функцией служит передача электротока на электроды.
Ряд преимуществ
- Высокая скорость работы;
- Наивысшая степень электробезопасности;
- Обеспечение качественного соединения;
- Изготовить устройство для сварки можно в ручную.
Технический процесс
Вся система построена на элементарной передаче тепла в целях плавления металла в местах закрепления. На качество сварки может повлиять плохая очистка поверхности, видимые окислы.
Пользуясь законом теплопроводности, следовало бы учитывать этот параметр для большинства распространенных металлов. Параметры теплопроводности для некоторых из них представлены ниже в таблице.
|
Наименование металла |
Температура плавления, Сᵒ |
|
Железо (низкоуглеродистая сталь) |
|
|
Алюминий |
|
Электроды должны тоже соответствовать некоторым параметрам:
- Теплопроводность;
- Электропроводимость;
- Механическая прочность;
- Скорость обработки.
Электроды недолговечны и требуют бережного отношения. При постоянном воздействии температурного режима, необходимо прерываться. Данная возможность позволяет остыть электродам и свариваемой поверхности. Таким образом, продлевается ресурс электродов.
Диаметр электродов влияет на характеристику силы тока, а соответственно и на качество шва. Диаметр сечения электрода подбирается исходя из толщины рабочей поверхности. Электрод должен быть приблизительно в два раза толще закрепляемых изделий.
Контактная сварка
Контактная сварк а позволяет проводить работы в обычных домашних условиях. Но, чаще всего, этот способ широко применяется в промышленности.
Заводы-изготовители позаботились о том, чтобы домашних условиях не присутствовали громоздкие аппараты по точечной сварке. Уже давно придуманы компактные мобильные устройства. Их предназначение заключается в ремонте домашней бытовой техники.
Такое устройство получило название споттер. Устройство оснащено двумя выводами, предназначенными для закрепления одного из них к рабочей поверхности изделия. Второй же вывод подводится к электроду.
В данной конфигурации в нет необходимости. Источник тока должен располагаться на достаточно близком расстоянии от места проведения работ.
Не стоит обращать на малогабаритное устройство, она достаточно функционально для своего размера.
Наиболее простые устройства используют однофазный ток. Но надеяться на то, чтобы закрепить деталь более одного миллиметра не стоит. Закрепление более сложных деталей производится с привлечением дополнительного трансформатора.
Стоимость
Стоимость споттеров достаточно невелика. В самой дорогой категории находятся инверторные.
Как правило, бытовые устройства не требует больших мощностей. Поэтому, можно обойтись и самодельным аппаратом.
Точечная сварка отличается своим качеством шва. В большинстве случаев, чтобы его разрушить требуется применение серьезных механических воздействий. Чаще всего, для этого используются сверла.
Схема аппарата
Если существует такая потребность, есть желание сделать устройство самому, то собрать его вполне возможно в домашних условиях.
Размеры аппарата по точечной сварке зависит, прежде всего, от потребностей. Наиболее удобными выступают устройства со средними габаритами.
Рисунок. Схема сварочного аппарата по точечной сварке.
Работа устройства заключается на принципе Ленца-Джоуля. Требования физического закона гласит, что проводник должен вырабатывать тепло в количестве равным пропорции с сопротивлением проводника, а также квадратом тока и затраченного времени.
К такому схемному решению обязательна установка выпрямительного моста. Через тиристорный мост происходит заряд конденсатора. Первый тиристор выступает в качестве катода.
Конденсаторный блок является своеобразной защитой и служит в качестве высвободителя тока. Создается принцип качели, постоянная зарядка и разрядка конденсаторов. Данный принцип позволяет создавать эффект точечной пайки. Шов равномерно и своевременно остывает, не позволяя расплываться металлу.
Для увеличения мощности в схему, также добавляются дополнительный тиристор с реле выключения.
Самодельный аппарат
Важной деталью сварочного аппарата служит трансформатор. Минимальное значение по мощности должно составлять 750 Вт.
Видео по созданию собственноручного устройства.
Создать устройство можно при помощи инвертора. Прежде чем, приступать к цели, необходимо обладать некоторыми навыками в области электротехники.
Более простой считается схема с использованием трансформатора взамен инвертора. Но такие устройства недостаточно мощные, чтобы производить работы с металлами достаточной толщины более 1 мм.
Шаги создания устройства
- Извлечь трансформатор из ненужной микроволновки;
- Избавиться от вторичной обмотки, креплений, шунтов;
- Произвести вторичную обмотку более толстым проводом, чем в первичной;
- Проверить собранное устройство на утечку тока;
- Утечки устранять изоляцией при помощи ленты;
- Проверить силу тока. Значение должно быть не более 2 кА.
В качестве наконечников или электродов более всего подходит медный провод значительной толщины. Наконечники затачиваются и закрепляются.
Точечная сварка из инвертора своими руками – миф это, или реальность? Ответить на этот вопрос однозначно совсем непросто. В интернете можно найти немало статей на эту тему. Их авторы касаются, как правило, проблем переделки электрических и электронных компонентов. Вопрос о том, как создать необходимое рабочее давление на электродах при этом уходит как бы на второй план. А ведь он является, по сути, ключевым, поскольку речь идёт об усилии в десятки, а иногда и сотни килограммов. Ну да ладно, давайте по порядку.
Преимуществ у контактной сварки достаточно, чтобы сделать её привлекательной для тех, кто намерен наладить массовый выпуск продукции или заниматься ремонтом техники на профессиональном уровне.
- Хорошее качество сварного соединения. Оно обеспечивается стабильностью параметров сварочного тока и давления, оказываемого на соединяемые детали.
- Высокая скорость процесса. На наложение шва уходят секунды. Это особенно важно, когда речь идёт о выполнении большого объёма работ.
- Эксплуатационная простота. Правильно изготовленный аппарат для контактной сварки не требует особых навыков при использовании, и освоить процесс в состоянии даже специалист средней квалификации.
- Использование споттера оправдано при работах по ремонту автомобильных кузовов. Такое устройство упрощает не только процесс сварки, но и рихтовки повреждённых деталей.
Основным препятствием для широкого распространения технологии является высокая стоимость оборудования. Она и наталкивает многих на мысль о том, чтобы изготовить аппарат для контактной сварки самостоятельно.
Нужен ли инвертор?
На самом деле, использование для этих целей инвертора необоснованно. Ведь для контактной сварки нет никакой необходимости в постоянном токе. При наличии уже готового сварочного инвертора лишь несколько упрощается задача монтажа управляющих схем и изготовления трансформаторных катушек требуемых параметров. С таким же успехом можно изготовить оборудование, что называется, с нуля.
Что потребуется
Приступать к решению такой задачи, не имея необходимых теоретических знаний и практических навыков, не стоит. Это только на словах всё выглядит относительно просто. Но если вы умеете паять и знаете, как правильно перемотать катушки трансформатора, можно попробовать. Для этого вам понадобятся определённые материалы и инструменты.
- Медный провод определённого сечения. Его сечение и количество возможно определить, только выполнив предварительные расчеты.
- Материал для изготовления шины. На худой конец можно обойтись тем же проводом, но целесообразнее приобрести уже готовое изделие.
- Лак для создания на проводах изолирующего слоя и хорошая изоляционная лента.
- Мультиметр для проведения необходимых замеров.
- Принадлежности для пайки – паяльник, флюс, припой и т. п.
Разумеется, придётся приобрести и уже готовый сварочный инвертор.
Изготовление трансформатора
На рисунке №1 схематически показано возможное соотношение витков первичной и вторичной обмоток трансформатора, необходимого для работы контактной сварки. Большое число выходов на вторичной обмотке необходимо для того, чтобы иметь возможность грубой регулировки параметров тока. Но представленная схема требует корректировки в зависимости от требуемых параметров тока. Без предварительных расчётов не обойтись.
Теоретическая и практическая помощь
Количество витков можно рассчитывать по этой формуле: N = 50/S. Где N - количество витков, S - площадь сердечника в см2. Для упрощения задачи рекомендуется воспользоваться уже готовой программой калькулятором. Их также можно найти в сети. Например, программа OER. Это поможет избежать ошибок и упростит задачу. Поскольку речь идёт о конструировании оборудования на базе уже готового инвертора, то следует сначала замерить параметры первичной катушки, произвести расчеты, и только потом приступать к изготовлению вторичной обмотки.
Осторожно!
Следует обязательно позаботиться о том, чтобы обе обмотки были заземлены. Ведь полученная мощность тока будет очень высокой, и контакт с находящимися под напряжением деталями может оказаться смертелен.
Тщательно изолируем и хорошо охлаждаем
Выполняя намотку проволоки на катушку, следует обязательно наносить на её поверхность изолирующий лак и укладывать витки как можно плотнее. В противном случае нельзя исключить межвитковые замыкания и перегорание проводов из-за перегрева. На первый план выходит охлаждение трансформатора. Об этом авторы многих статей почему-то умалчивают. Не исключено, что потребуется установка дополнительной системы охлаждения, состоящей из радиаторов и обдувающих их вентиляторов. Если об этом не позаботиться, оборудование просто выйдет из строя от перегрева или даже станет пожароопасным. Как вариант, возможна установка уже готовых систем охлаждения, применяемых в электрике и электронике.
Монтаж системы управления
При монтаже схемы управления рекомендуется использовать уже готовые элементы. Они уже есть в заводском инверторе. Это сильно упростит процесс сборки и сделает аппарат удобным в эксплуатации. А вот ёмкости его штатных конденсаторов может оказаться недостаточно. В этом случае их придётся заменить на детали, подходящие по параметрам. Регулировка параметров тока в аппарате контактной сварки производится ступенчато. Её точность будет зависеть от количества выводов вторичной обмотки и их шага. Это необходимо, если требуется оборудование, способное обеспечивать работу в разных режимах.
Это важно!
Монтаж компонентов схемы следует производить с помощью пайки. Разъёмные соединения не способны обеспечить необходимый режим теплопередачи. Их использование имеет смысл только в тех случаях, когда предполагается частая замена каких-либо деталей.
Делаем клещи
Лишь когда трансформатор будет готов, имеет смысл приступать к изготовлению контактных клещей. Их конструкция в первую очередь зависит от характера работ, для которых будет использоваться оборудование. Устройство захвата будет зависеть от системы его привода и предполагаемого размера соединяемых деталей. Важной частью клещей являются контактные наконечники. При малой толщине свариваемого листа вполне допустимо использование медных наконечников от паяльника. Лучше, если приобрести и установить готовые наконечники – они встречаются в продаже и удобны тем, что имеют специальную, хорошо подходящую для работы форму. Но если речь идёт о стальном листе 0,5 мм и более и предполагается наложение соединительных швов значительной протяжённости, наконечники рекомендуется оснастить роликами.
Обеспечение прижимного усилия
Далее придётся решать наиболее практически сложную задачу. Дело в том, что если вы намерены создавать давление на сварочных клещах вручную, от изготовления контактной сварки лучше отказаться. Эффективность работы такого аппарата окажется низкой. Прилагаемое усилие в месте сварки должно быть равномерным и весьма значительным.
В промышленных условиях для этого используются гидравлические или пневматические системы. Изготовить такое устройство самостоятельно крайне проблематично. Разумнее приобрести уже готовый бустер, благо они встречаются в продаже. При изготовлении контактной сварки своими руками, проще задействовать усилители, приводимые в действие сжатым воздухом. В этом случае для их функционирования будет достаточно подключить обычный пневматический компрессор. Оптимально, если максимальное усилие на контактах будет достигать 100 кг и выше. Для изменения давления можно использовать отдельный регулятор, или встроить его в общую систему управления аппаратом.
Подача газа
Для оптимизации условий сварки и улучшения качества соединительного шва стоит позаботиться о подаче в рабочую зону газа. В случае со сталью это должна быть углекислота. Подбор форсунки и место её расположения зависят от размера клещей, контактов и рабочей зоны. Подающий шланг закрепляется так, чтобы не мешать работе остальных компонентов устройства. Он должен быть изготовлен из негорючего термостойкого материала и оснащён регулировочным вентилем.
Забота о надёжности и безопасности
Для эффективной работы оборудования, а также в целях обеспечения норм безопасности, все компоненты устройства должны быть тщательно закреплены и изолированы. В качестве основы рекомендуется использовать диэлектрические материалы, обладающие хорошей термостойкостью и механической прочностью. Необходимо позаботиться и о встраивании в электрическую схему защитных предохранителей. При работе на оборудовании важно соблюдать все рекомендованные меры безопасности.
0
