О чем речь? Точечная сварка своими руками, как правило, применяется для ремонта автомобильных кузовов, изготовления простых металлических конструкций в гаражных условиях. Технология заключается в нагреве маленьких участков деталей до расплавления металла и соединении их между собой.
Что понадобится? Создание аппарата для точечной сварки своими руками может показаться сложной задачей, однако с правильным подходом и терпением это вполне под силу мастерам-любителям. Понадобится трансформатор с постоянным напряжением, например, от старого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора, электроды для сварки, регулируемый реостат и небольшие кусочки металла для тестирования мощности.
Из этого материала вы узнаете:
Процесс точечной сварки
Точечная сварка используется как в промышленности, так и в быту. В промышленности она широко применятся для соединения стальных изделий различной толщины, выполненных из цветных металлов, профильных заготовок (швеллеры, двутавры, уголки). В быту точечная сварка своими руками позволяет чинить бытовую технику, кабели, алюминиевые изделия и многие другие предметы.
В ходе точечной сварки два изделия совмещаются в необходимом положении и помещаются между электродами. После этого металл нагревается, в результате прижатия формируется точка сварки.
Специальные промышленные станки могут выполнять до 600 сварных точек в минуту. При использовании устройства контактной точечной сварки, сделанного своими руками в домашних условиях, очень важно следить за постоянством скорости ведения электрода, а также поддерживать неизменное давление плоскости одной детали на другую.
При использовании точечной сварки происходит точечный нагрев металла длительностью всего 0,1-1 сек. В результате расплава в соответствующих участках формируется единое сварное ядро диаметром от 4 до 12 мм. После прекращения действия тока на металл заготовки оставляются на некоторое время в зафиксированном положении, чтобы металл мог остыть и кристаллизоваться. Точечная сварка имеет как плюсы, так и минусы.
Главным достоинством можно назвать прочность соединения, а также немаловажны экономичность работ и их автоматизация. Минусом является невозможность обеспечить герметичность соединения.
Режимы точечной сварки
Длительность нагрева металла разнится в зависимости от материала заготовок и условий выполнения работ, она может варьироваться от нескольких долей секунды до нескольких десятков секунд. Также при соединении углеродистой стали рекомендуется увеличить время нагрева, чтобы избежать образования трещин.
Читайте также: «Какую маску для сварки выбрать: важные критерии и характеристики»
Давление электродов на металл имеет критическое важное значение. От величины этого давления, а также от используемого сплава зависит прочность соединения. В точках давления формируется мелкозернистая структура, которая позволяет получить сварное ядро, сопоставимое по прочности с основным материалом.
При выполнении домашней точечной сварки своими руками прижим деталей позволяет сформировать вокруг ядра уплотняющий поясок, который не дает металлу выплескиваться из ядра. Для улучшения кристаллизации следует после прекращения подачи электрического импульса оставить заготовки на некоторое время в прижатом состоянии.
Из чего сделать сварочный аппарат своими руками
На просторах Интернета можно встретить множество схем точечных сварочных аппаратов из трансформатора микроволновки своими руками. В конструкцию таких приборов обычно входить только необходимый минимум деталей. Конечно, такой аппарат имеет невысокую мощность, однако соединить с его помощью перебитый алюминиевый провод либо два железных листа толщиной не более 0,2 мм вполне можно.
Прежде чем изготовить пригодный для точечной сварки аппарат своими руками, необходимо обратиться к закону Ленца – Джоуля. Согласно ему объем тепла, который выделяется при протекании электрического тока по проводнику, прямо пропорционален сопротивлению проводника, квадрату тока и времени, в течение которого ток проходил по проводнику.
Соответственно, если сила тока составляет 1000 А, однако проводник имеет небольшое сечение и площадь контакта, то потери мощности могут достигнуть в 10 000 раз по сравнению с током на 10 А. Таким образом, качество цепи напрямую влияет на возможности сварочного аппарата.
При изготовлении аппарата потребуется трансформатор. Он подключается к верхней обмотке, в то время как ко вторичной обмотке присоединятся электрод. Такое устройство позволит получить кратковременный мощный электрический импульс, за счет которого и соединяются две совмещенные металлические детали.
Трансформатор для точечной сварки своими руками должен подключаться к сети только через специальный выпрямительный тиристор, но ни в коем случае не напрямую. Также для получения достаточного импульса тока требуется дополнительный источник, включающий в себя выпрямительный мост и трансформатор. Ток будет аккумулироваться в конденсаторе, который инициирует импульс.
Для использования аппарата для конденсаторной точечной сварки, сделанного своими руками, нужно нажать на кнопку импульса, после чего откроется цепь конденсатора резистора, вызывая их разряжение через электрод.
Тиристор выполняет функцию катода в цепи, замыкающего выпрямительный мост трансформатора. До того момента, когда конденсатор полностью разрядится, тиристор остается в открытом состоянии. Когда кнопка импульса отпускается, конденсатор заряжается заново. Цикл повторяется.
Если необходимо сделать более мощный аппарат для точечной сварки своими руками, то нужно использовать более мощный трансформатор, остальные детали те же самые – тиристор, транзистор. Часть деталей при этом должна иметь более высокие технические характеристики.
Читайте также: «Режимы и параметры сварки: как правильно подобрать»
Для управления аппаратом используются рукоятка и рычаг. При этом для качественного сваривания важнейшее значение имеет сила прижатия заготовок друг к другу. Она должна быть достаточной для того, чтобы между электродами возник контакт. Усилие прижатия можно повысить при помощи рычажных или рычажно-винтовых зажимов.
Выключатель подключается в цепь первичной обмотки, поскольку во вторичной обмотке находится мощный ток, а выключатель создает сопротивление. При использовании рычажного прижимного устройства выключатель устанавливается на рычаге. Это позволяет нажимать на рычаг одной рукой, а второй держать соединяемые детали.
Сварочный аппарат из микроволновки
Для изготовления аппарата точечной сварки своими руками из микроволновки извлекается трансформатор (если он находится в рабочем состоянии). Также нужно использовать выключатель, проводник, сетевой фильтр.
Обратите внимание! До начала работ следует проверить, не осталось ли в конденсаторе заряда. Для этого нужно соединить контакты друг с другом при помощи любого инструмента с ручкой из токоизолирующего материала.
Готовое устройство должно соответствовать следующим параметрам:
- Сила импульсного тока – не менее 1000 А.
- Мощность – до 8 кВт.
Изготовленную из толстого провода первичную обмотку удалять не требуется. Вторичная обмотка срезается при помощи обычной ножовки по металлу и стамеской. Чтобы не повредить первичный проводник, в зазор между двумя обмотками нужно подложить куски гофрированного картона.
Также необходимо демонтировать металлические шунты, которые используются для ограничения силы тока. Удаление обмотки упростится, если перед этим предварительно выбить сварной сердечник из металла.
Для увеличения мощности можно использовать дополнительный самодельный трансформатор. Чтобы сделать единую цепь, вторичные обмотки объединяются при помощи одноименных выводов. При этом необходимо следить, чтобы число витков было одинаковым как на первичной, так и на вторичной обмотке. Также направление витков должно быть согласовано, иначе может возникнуть противофаза, что приведет к падению выходного напряжения до нуля.
Точечная сварка для 18650 своими руками
Точечная сварка для аккумуляторов 18650 своими руками используется при необходимости сборки литий-ионных элементов типоразмера 18650. Такая технология применяется для соединения банок между шинками. По сравнению с пайкой точечная сварка позволяет выполнять нагрев в минимальной зоне и в течение минимально возможного времени. В результате сепаратор не расплавляется, что положительно сказывается на емкости батареи.
Недостатком при этом является ограниченная мощность тока, что обусловлено минимальной площадью пятна контакта. При выполнении отдельных работ кратковременная высокая отдача тока не является критичной, поэтому предпочтение отдается сварке.
Сделать простой аппарат для точечной сварки своими руками можно и без трансформатора. Для этого понадобится оксидный конденсатор. Это устройство может накапливать заряд в течение длительного времени, а затем отдавать его практически мгновенно. Для зарядки подойдет любой источник постоянного напряжения.
Читайте также: «Сварка оцинкованных труб: способы, ограничения»
Сопротивление (обозначается как R) определятся максимальным током источника. Для вычисления этой величины применяют следующую формулу.
R = U/ Imax
- U – это напряжение источника тока.
- Imax – максимальный отдаваемый ток.
Например, при использовании источника тока на 12 В и 0,5 А резистор должен иметь сопротивление не менее 24 Ом при мощности U*I = 6 ватт. В принципе, можно использовать резистор и более низкой мощности, так как, согласно расчетам, аккумулятор на 100 000 мкФ может зарядиться до максимума за 12 секунд. Любопытно, что при этом максимальный ток будет поступать только в первый момент, а затем он начинает снижаться в соответствии с экспоненциальным законом. Резистор просто не успеет сгореть.
Исходный ток определяется напряжением конденсаторов, а продолжительность разряда, как и поступающая в точку сварки энергия, зависит от того, какую емкость имеет батарея. Емкость выбирают с учетом поставленной задачи, веса соединяемых заготовок, температуры, до которой они должны быть разогреты.
Конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение. Если источник имеет напряжение 12 В, то емкость не может быть меньше чем 16 В.
Процесс точечной сварки из конденсаторов своими руками включает в себя две операции:
- Плотное прижатие изделий.
- Прогрев участка сварки мощным электрическим импульсом.
Многие аппараты имеют струбцину для прижатия заголовок. При точечной сварке своими руками литиевых аккумуляторов такой прижим не требуется, так как АКБ очень хрупкий, и его не надо сжимать сильнее, чем это можно сделать рукой сварщика. Для любой ленты и вида аккумулятора корпус изготавливается из разных металлов, поэтому характеристики сварки необходимо подбирать индивидуально в каждом случае. Выбрать правильные параметры помогут следующие значения:
- Минимальный ток – 500 А (при меньшей силе тока не удастся получить качественное прочное соединение).
- Максимальный ток – 1 000 А (при превышении этого значения электроды начинают обгорать).
- Продолжительность импульса – 15-20 мс.
После завершения сварки необходимо проверить качество соединения. Его прочность должна быть такой, чтобы невозможно было оторвать шинку от аккумулятора вручную.
Требования к электродам
Существуют определенные требования к используемым для точечной сварки электродам. В сделанных своими руками аппаратах их также надо соблюдать. Электроды должны быть прочными при достижении максимальной температуры в ходе сварки, хорошо проводить ток и тепло, обеспечивать удобство финишной обработки сваренных заготовок.
Для этого используют электроды из бронзы с добавлением кобальта или кадмия, меди и ее сплавов, включающих в свой состав хром, вольфрам.
Максимальной теплопроводностью и электропроводностью обладает медь, однако она уступает бронзе по прочностным характеристикам в 4-7 раз. В этой связи в промышленности обычно применяют электроды из меди, к которой добавлены хром в количестве около 0,7 % и цинк в объеме около 0,4 %.
Повысить долговечность электродов позволяет их активное водяное охлаждение в ходе выполнения работ. Эффективность точечной сварки во многом определяется правильным выбором электродов. Их сечение должно примерно в 2-3 раза превышать толщину самого тонкого участка заготовки.
Желательно, чтобы толщина электрода была не меньше сечения провода. Если используется самодельный аппарат для точечной сварки, то можно взять жало от паяльника. Поскольку в ходе выполнения работ электрод утрачивает форму, его рекомендуется периодически подтачивать. Если стержень сточился полностью, то его необходимо заменить на новый.
Длина кабеля между трансформатором и электродами должна быть по возможности наименьшей. При этом на обоих концах провода следует установить наконечники из меди. Количество промежуточных соединений необходимо свести к минимуму, поскольку на каждом из таковых происходит потеря мощности, что ухудшает качество сварки.
Читайте также: «Сварка цветных металлов: особенности технологических процессов»
Наконечники, а также жилы провода необходимо спаять. Такое требование объясняется тем, что на участке контакта в ходе эксплуатации начинается окисление меди, что приводит к росту сопротивления и падению мощности. В результате контроллер аппарата для точечной сварки, изготовленный своими руками, может выйти из строя.
Поскольку и сам провод, и наконечник для него имеют большую площадь сечения, спаять их совсем непросто. В выполнении этой задачи может помочь использование специальных луженых наконечников для пайки. Неспаянные наконечники и электроды также со временем окисляются и вызывают падение мощности аппарата, однако здесь ничего не поделаешь – поскольку электроды необходимо периодически менять, распаивать и снова спаивать их каждый раз очень затратно по времени.
Нижний электрод следует закрепить неподвижно и изолировать его от щечек и крепежных болтов при помощи шайб. Для фиксации электродов в держателях подойдут два болта и две латунные шайбы. Электроды и держатели необходимо развести между собой в исходное положение при помощи пружины. Для подключения аппарата к сети используют автоматический выключатель, выдерживающий толк силой до 20 А.
Часто задаваемые вопросы о точечной сварке своими руками
Какими преимуществами обладает технология точечной сварки?
Основным плюсом данной технологии можно считать экономичность. Это касается как времени, которое требуется для выполнения работ, так и материалов – не приходится тратить излишнее количество электродов, флюс. Поскольку металл нагревается не по сплошной поверхности, а только в отдельных точках, на готовом изделии не формируется областей остаточной деформации.
Какие отличия существуют между точечной сваркой и шовной технологией?
В ходе шовной сварки формируется сплошной либо прерывистый шов (в зависимости от вида свариваемых деталей и поставленной задачи). При точечной сварке, в свою очередь, площадь точки соединения ограничена сечением электрода, через который проходит электрический импульс.
Для каких металлов может применяться технология точечной сварки?
Лучше всего точечная сварка подходит для соединения тонких металлических деталей в электронных устройствах. Толщина материала может составлять от 0,02 мкм до 20 мм.
Аппарат для точечной сварки своими руками можно собрать по схеме, каких много в Интернете. Плюс такого подхода в том, что он позволяет сэкономить немалые средства на покупке заводского устройства. Большинство деталей, необходимых для сборки, можно снять с вышедших из строя бытовых приборов. Такой самодельный аппарат вполне подойдет для несложных бытовых работ, не требующих высокой мощности от оборудования. При этом качество полученного соединения при соблюдении технологии будет не хуже, чем при использовании профессионального инструмента.
