Делаем конденсаторную сварку своими руками

Особенности оранжевой палитры

Разновидности

Точечная сварка для аккумуляторов своими руками

Каждая из рассматриваемых разновидностей КС применяется в зависимости от того, какой результат нужен.

Точечная конденсаторная сварка

Соединение заготовок осуществляют в определённых точках (отдельных местах), это регламентировано ГОСТ 15878-79.

Структура и границы такой точки зависят от следующих параметров:

• геометрических поверхностных характеристик электродов;
• силы и времени пропускаемого через точку тока;
• степени сжатия соединяемых поверхностей и их состояния.

Такой вид КС отлично подходит для работы с листовыми или профильными заготовками, при этом они накладываются друг на друга внахлёст.

Типы точечных соединений

Роликовая конденсаторная сварка

Другое её название – шовная. Представляет собой непрерывный ряд из перекрывающих друг друга точек. Токопроводящие электроды в виде роликов выполняют шов при прокатке через них наложенных внахлёст заготовок.

Подобную сварку используют для производства различных ёмкостей: баков, канистр, сосудов и т.д.

Схема роликовой сварки с разрезом шва

Стыковая конденсаторная сварка

Сварку оплавлением при таком способе получают при медленном приближении деталей, на которые подаётся ток. При соприкосновении двух поверхностей в зонах микроконтактов получается взрывное оплавление из-за возникновения в этих местах высокой плотности тока.

Важно! Магнитное поле выталкивает наружу кипящий металл, а сдавливание заготовок способствует образованию шва. Таким способом сваривают между собой детали сложной конфигурации из металлов разного рода: медь, алюминий, углеродистые стали

Таким способом сваривают между собой детали сложной конфигурации из металлов разного рода: медь, алюминий, углеродистые стали.

Несложные заготовки сращивают, пользуясь способом сопротивления, прижимая друг к другу и пропуская через них ток. В результате чего металлы в месте соприкосновения становятся пластичными, и происходит их осадка. Обязательна предварительная подготовка мест контакта.

Общие сведения

В СССР конденсаторная сварка появилась в конце 30-х годов XX века. Первоначально она использовалась преимущественно для соединения с металлическим листом различных крепёжных элементов: шпилек, втулок, гвоздей крепления изоляции, лепестков заземления. Позднее этот вид сварки получил широкое распространение для соединения мелких деталей и металла малых толщин в приборостроении и в производстве электронных компонентов. Следует отметить, что при сварке двух элементов различных толщин решающую роль играет деталь с меньшим сечением, которое не должно выходить за возможности сварочной машины. Вторая же деталь может иметь сколь угодно большую толщину, что значительно расширяет применение конденсаторной сварки. В соединении мелких деталей и металла малых толщин эта сварка по производительности, качеству и экономичности оказалась практически вне конкуренции:274.

МЯГКИЙ СВАРОЧНИК

Моделист-конструктор 2006 №11

Много лет назад, когда всерьез начал заниматься техническим творчеством, понял, что без сварочного аппарата в этом деле мне не обойтись. С той поры и начал ими интересоваться. Вроде бы и не такое уж сложное устройство, а по-прежнему нет предела его совершенству. Над ним ломают головы и специалисты, и практики: как сделать его еще проще, но в то же время и лучше.

Вот и я, смастерив для себя первый сварочный аппарат и поработав им. начал обдумывать, как улучшить его характеристики. Просмотрел кое-какую доступную литературу на эту тему, стал вникать в теорию. Со временем сделал другой аппарат, конечно же, не хуже первого, но почувствовал, что смогу сделать и лучше. К тому же появился живой и повышенный интерес ко всему тому, что касалось процессов сварки и аппаратов для нее. Стал не только читать, но и собирать литературу, публикации на эту тему. Благодарен и признателен всем авторам статей про сварочные аппараты, которые были напечатаны в журнале «Моделист-конструктор».

Много времени провел у себя в гараже, изготавливая и испытывая разные сварочные аппараты. В итоге пришел к такой схеме «сварочника», которой и сам доволен, и не стыдно посоветовать другим.

Хочу отметить, что сварочные аппараты с выпрямителями, то есть работающие на постоянном (пульсирующем) токе, заведомо лучше «переменников» — те, что работают без диодного моста. Но и «постоянники» нуждаются в доводке и настройке. Поэтому предлагаю опробованные усовершенствования.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема сварочного аппарата постоянного тока с регулирующими конденсаторами

Прежде всего это касается включения в схему между положительным и отрицательным проводом выпрямленного тока конденсатора С1. Конденсатор электролитический, емкостью 15000 мк, рассчитанный на напряжение 100 В. Он обеспечивает надёжный, но в то же время плавный поджиг дуги. Если же такой конденсатор нет возможности приобрести, то можно вместо него поставить конденсатор С1 = 50 мк x 160 В, но уже в цепь положительного полупериода тока, как указано на схеме.

И ещё. Будет полезным поставить в первичную цепь бумажный конденсатор типа МБГО или МБГИ емкостью 160 мк. рассчитанный на напряжение 500 В для сглаживания скачков напряжения питающей сети.

Понижающий трансформатор и дроссель могут быть различных конструкций, описания их и характеристики не раз приводились в журнале «Моделист-конструктор» (например № 11 за 1999 г.) и другой технической литературе. Поэтому их выбор остается за умельцами.

А.ЗАЙЦЕВ, г. Петровск, Саратовская обл.

Отличительные особенности

Стандартное сваривание подразумевает эксплуатацию сложной аппаратуры, где используются специальные электроды. Их прикладывают к обрабатываемой поверхности, что создаёт воспламенение обмотки, приводящее к расплавке металлопроката. Далее расплавленный металл перетекает в ванну, где после застывания скрепляет элементы. С таким делом справиться лишь опытный человек, а выделяемый газ и ультрафиолет окажут негативное следствие на организм. Следует отметить, что этой системой невозможно приварить мелкие составляющие.

Конденсаторная сварка не вредит экологии, а после манипуляций на плоскости практически не остаётся следов внешнего воздействия. Также этот подход поможет сэкономить электричество, и для процесса требуется минимум средств индивидуальной защиты. Прибор не требует охлаждения, и на всё уйдёт минимум времени. Особенным моментом можно назвать высокую точность и аккуратность соединения. Оборудование компактное, а область его применения – микросварка и электросварка больших сечений.

Оборудование на конденсаторах

Аппарат для точечной контактной сварки может состоять из блока заряда конденсаторов, большой батареи емкостей, управляющего блока и электродов с механизмом прижима заготовок.

Принцип контактной сварки лежит в первоначальном достаточно длительном накоплении электрической энергии на обкладках конденсаторов и мгновенном ее выбросе при создании искусственного короткого замыкания через точку контакта.

Возможность накопления заряда в емкостной батарее позволяет использовать оборудование меньшей мощности по сравнению с другими сварочными аппаратами.

Благодаря постоянству емкости батареи получается нормированное выделение энергии на один сварочный импульс, что позволяет получать стабильный результат независимо от изменения сетевого напряжения и других характеристик сети.

Конденсаторная контактная сварка длится миллисекунды, что приводит к мощному выделению энергии в маленькой области контакта. Это позволяет применять ее при сварке сплавов с высокой теплопроводностью типа меди, а также металлов с разными тепловыми характеристиками.

Конденсаторные аппараты контактной точечной сварки с жесткой характеристикой, быстрым разрядом, широко используются в радиоэлектронике и приборостроении.

При расчете необходимой энергии на сварку того или иного соединения можно использовать формулу:

W = C*U2/2,

где С – емкость в фарадах, W – энергия в ваттах; U — зарядное напряжение в вольтах. Включая в контур заряда активное переменное сопротивление, можно регулировать величину зарядного тока, время заряда и потребляемую мощность.

Порядок проведения работ

Прежде чем будет произведена точечная конденсаторная сварка своими руками, необходимо ознакомиться с основными этапами.

На начальной стадии соединяемые элементы подготавливаются должным образом. С их поверхности удаляются загрязнения в виде частиц пыли, ржавчины и других веществ. Наличие посторонних включений не позволит добиться качественной стыковки заготовок.
Детали соединяются друг с другом в необходимом положении. Они должны располагаться между двумя электродами. После сдавливания к контактным элементам подается импульс путем нажатия пусковой кнопки.
Когда электрическое воздействие на заготовку прекратится, электроды могут быть раздвинуты. Готовая деталь вынимается. Если есть необходимость, то она устанавливается в иной точке. На величину промежутка непосредственное влияние оказывает толщина привариваемого элемента.

Сфера применения

При перечисленных положительных аспектах этой технологии неудивителен факт широкого распространения метода конденсаторной сварки в различных сферах промышленности. Благодаря этому методу создания прочных соединений изготавливаются:

1. Медицинское инновационное оборудование и передовые пищевые агрегаты.
2. Корпуса различной электронной аппаратуры.
3. Уникальные стеклянные сооружения и специализированные каркасы для конструкций из металлов.

Большое распространение конденсаторная точечная сварка получила среди частного строительства зданий. В промышленном использовании эта технология активно применяется для создания нестандартных каркасов значимых построек. Также невозможно обойтись без конденсаторного соединения при прокладке коммуникаций инженерного назначения, обустройства вентиляционных систем, соединения листовых металлических деталей.

Благодаря отличительным нюансам эту технологию применяют не только профессиональные сварщики, но также любители этого дела.

Конденсаторная сварка своими руками

Инвертор для сварки

В домашних условиях, когда возникает необходимость соединить медные или алюминиевые детали, это можно сделать с помощью самодельной конденсаторной сварки. Для правильной работы с различными металлами нужно опираться на графики их сварочных температур.

Графики температур сварки для металлов

Работа подобных схем основана на следующем принципе:

• напряжение сети понижается трансформатором и выпрямляется с помощью диодного моста;
• выпрямленное напряжение накапливается на конденсаторе большой емкости, включенном в диагональ диодного моста;
• в цепь через тиристор подключаются рабочие электроды;
• при кратковременной подаче напряжения на управляющий электрод тиристора последний открывается, и конденсатор разряжается через электроды на место сварки.

Необходимо сильно прижать свариваемые поверхности с помощью струбцины и прикоснутся к ним электродами, нажав на кнопку разряда.

Схема при КС

Конденсаторная точечная сварка своими руками схема которой подбирается индивидуально, может содержать в себе батарею конденсаторов для увеличения емкости.

Схема самодельной конденсаторной сварки

К сведению. Если включить вместо обычного трансформатора в цепь самоделки автотрансформатор, то можно выполнять регулировку напряжения на выходе, тем самым меняя величину сварочного тока. Главное, чтобы тиристор был рассчитан на его максимальное значение.

Применять подобную сварку можно для сваривания между собой и ремонта литиевых аккумуляторов, например, 18650.

Требования к конденсаторной сварке

Самодельный аппарат должен включать в себя как минимум два узла:

• источник импульсов;
• сварочный блок.

При этом желательно организовать регулировку сварочных режимов и защиту схемы. В домашних условиях при выполнении работ необходимо выполнять ряд условий

Основные моменты, на которые следует обратить внимание, следующие:

• обеспечение достаточной мощности давления и качественного контакта в момент воздействия импульса тока;
• гарантирование короткого промежутка времени (до 0,1с.) для разряда и максимально малого времени заряда конденсаторов и достаточной временной выдержки для остывания расплава;
• размер точки прикосновения электрода обязан быть в два раза больше самой тонкой из заготовок.

Не стоит забывать! Места сварки обязательно очищать от грязи, ржавчины и окислов.

Процесс конденсаторной сварки

Конструкции контактного блока

У изготовленной конденсаторной сварки своими руками схема и описание могут быть разными, но контактный блок в основном одинаковый. Этот узел отвечает за фиксацию или перемещение по сварной плоскости рабочих электродов. В домашних условиях это простая фиксация при помощи различных зажимов или винтов. Ими же регулируется степень сжатия. Обычно один из электродов (нижний) закрепляется статично. Он имеет размеры: сечение – 5-8 мм, длину – 10-20 мм. Подвижный электрод крепится на верхней площадке и имеет горизонтальную степень свободы.

Совет. В качестве электродов допустимо брать толстую омеднённую проволоку или медный пруток. Узел прижима деталей и узел подачи токового импульса должны быть изолированы друг от друга.

Как сделать аппарат для конденсаторной сварки

На рынке предоставлено множество моделей сварочных аппаратов, как бюджетных, так и профессиональных. Новички, которые хотят освоить сварочное дело, имеют возможность приобрести недорогой конденсатор, а специалисты знают, за что платят, и покупают более дорогостоящие агрегаты. Но если вы не хотите тратиться даже на дешевую сварочную установку, то вполне подойдет вариант самостоятельной сборки аппарата. Имея базовые знания электротехники и набор инструментов, которые есть в каждом доме, вы сможете через несколько часов приступить к работе по сварке собственным оборудованием. Схема конденсаторной сварки ударного типа от канала по электротехники Ака Касьяна приведена ниже.

Технология применения конденсаторной сварки

Технология несложная и доступна для применения в домашних условиях. Прежде чем приступить к сварке, места соединений на заготовках очищают от грязи, ржавчины, окалины. Затем детали совмещают в нужном положении и кладут между электродами. С помощью рычага подвижным электродом заготовки прижимают друг к другу и нижнему контактору. Пусковой кнопкой подают импульс тока.

После окончания разряда электроды кратковременно удерживают в сжатом положении, чтобы расплавленный металл затвердел под давлением. Затем под верхний электрод подставляют следующее место сварки. Этой паузы достаточно для зарядки конденсатора. Операцию повторяют необходимое количество раз. По размеру участок сварки должен в 2 -3 раза превышать толщину тонкой заготовки.

Если требуется сварить деталь толщиной до 0,5 мм с массивной заготовкой, пользуются упрощенным способом. Один из электродов крепят зажимом к любому месту толстой заготовки, а вторым рукой прижимают тонкую к точке сварки. Нажимают пусковую кнопку и т. д.

После сборки конденсаторного аппарата можно заняться его усовершенствованием. Сделать пусковую кнопку в виде педали, чтобы освободить руки, собрать светодиодный блок индикации уровня заряда конденсаторной батареи. Если вместо простого использовать автотрансформатор, можно регулировать напряжение разряда в широком диапазоне.  Полезно составить таблицу режимов сварки в зависимости от марки и толщины металла, изменяя количество витков и сопротивление резистора в цепи управления тиристором.

Инструкция по проведению конденсаторной сварки

Перед началом работы необходимо изучить основные этапы работы, ознакомиться с техникой безопасности.

Меры предосторожности

При работе с конденсаторным сварочным оборудованием соблюдают следующие правила:

1. Не используют незаземленные устройства.
2. Перед началом работы проверяют состояние корпуса прибора. Если он поврежден, повышается риск получения электротравмы.
3. Работают с устройством можно только сухими руками. На наличие влаги стоит проверить и окружающее мастера пространство.
4. Проверяют наличие на сварочном посту кнопки аварийного отключения.
5. Перед началом работы встают на диэлектрический коврик, надевают специальный костюм. Варить в одежде из синтетических тканей запрещено.
6. При смене стержня или установке деталей используют очки и рукавицы, защищающие от теплового воздействия.
7. Рабочую зону огораживают экраном. Это предотвращает возникновение пожара при образовании отскакивающих искр и брызг.
8. Сварочный аппарат не устанавливают возле легковоспламеняющихся жидкостей и материалов.​​​​​​
9. При работе в закрытых помещениях обеспечивают постоянное проветривание. ​
10. При появлении каких-либо проблем сварку приостанавливают, оборудование отключают от сети.

Конденсаторная сварка — это быстрый способ качественно соединить две металлические детали.

На общем примере

Алгоритм действий при конденсаторной сварке включает в себя следующие этапы:

1. Подготовку соединяемых деталей. Удаляют следы коррозии и пыль, обезжиривают поверхности.
2. Сопоставление заготовок. Элементы прочно фиксируют в выбранном положении.
3. Размещение деталей между стержнями.
4. Подведение контактов.
5. Запуск сварочной установки, подачу кратковременного импульса нужной мощности.
6. Возврат электродов в исходное положение.
7. Извлечение деталей, оценку качества сварного соединения.

Работа со шпильками

Привариваемый элемент устанавливают между стержнями. Подносят шпильку к основной детали, настраивают аппарат. После подачи импульса ножка крепежного элемента расплавляется вместе с поверхностью основания. После остывания металла получается долговечный шов.

Приварка шпилек считается в сварочном деле одним из самых трудоемких и сложных процессов.

Приварка гаек

Для присоединения крепежа к листовому металлу подают мощный импульс длительностью до 5 миллисекунд. Нижняя часть гайки плавится вместе с основанием. Крепеж вдавливают в расплав сварочным пистолетом. Получается прочное соединение. Метод подходит для приваривания крепежа к листам толщиной более 5 мм.

Конденсаторная сварка своими руками

Прежде чем начинать делать аппарат конденсаторной сварки своими руками нужно выбрать тип устройства. Они бывают бестрансформаторными и трансформаторными. Первый вариант чаще применяют для ударной сварки, второй для соединения заготовок прочными швами. В бестрансформаторных  аппаратах конденсаторы разряжаются на соединяемые детали, в трансформаторных на первичную обмотку выходного трансформатора. Со вторичной обмотки которого импульс тока поступает на место соединения.

Трансформаторный аппарат

Трансформаторная схема конденсаторной сварки собирается из следующих деталей:

• сетевого трансформатора мощностью 5 — 20 Вт со вторичным напряжением 5 В;
• двух выпрямительных мостов;
• тиристора КУ 202 или аналога для управления разрядом;
• одного или нескольких конденсаторов с суммарной емкостью 1000 — 2000 мкФ;
• выходного трансформатора мощностью не меньше 1 кВт;
• предохранителя, кнопочного переключателя любого типа.

Схема конденсаторной сварки трансформаторного типа

При безошибочном монтаже устройство начинает работать сразу без дополнительных настроек. Таким аппаратом можно проводить точечную сварку на конденсаторах со скоростью до 5 импульсов в секунду.

В качестве выходного можно использовать трансформатор от микроволновой печки с небольшой доработкой. Магнитные шунты убирают, вместо вторичной обмотки наматывают 3 — 5 витков медной шины сечением 20 — 35 мм².

Если трансформатор от микроволновой печки добыть не получилось, самодельный собирают на сердечнике из пластин Ш 40 с толщиной набора 70 мм. Для первичной обмотки потребуется 300 витков провода диаметром 0,8 мм, для вторичной 10 витков шины.

Качество конденсаторной сварки зависит не только от характеристик сварочного аппарата, но и от электродов. Их можно прижимать к деталям руками или зажимами, но лучше сделать рычажную конструкцию.

Она состоит из нижнего электрода из медного стержня диаметром 8 мм, длиной 1 -2 см, закрепленного на неподвижном основании. Для лучшего контакта с заготовками верхний конец округляют. Подвижный электрод крепят на рычаге, с помощью которого можно быстро сжимать заготовки между собой. Основание с нижним контактором должно быть изолировано от рычага.

Бестрансформаторный вариант

Бестрансформаторная схема может быть собрана на высоковольтных или низковольтных конденсаторах.

Чтобы собрать конденсаторный аппарат по первому варианту, потребуются повышающий трансформатор, высоковольтные диоды для выпрямительного моста. Также понадобятся один или несколько конденсаторов с рабочим напряжением не меньше 1 кВ общей емкостью 1000 мкФ. Схема обеспечивает 100 А в импульсе длительностью 5 мс. Режим разряда регулируют изменением числа витков вторичной обмотки переключателем SA1. Элементы схемы находятся под высоким напряжением, поэтому нужно строго соблюдать правила техники безопасности при работе с электроинструментом.

Схема конденсаторной сварки ударного типа

Низковольтную схему собирают из понижающего трансформатора мощностью 100 — 500 Вт и блока конденсаторов с рабочим напряжением 50 В общей емкостью от 40 до 100 тысяч мкФ. Такой аппарат выдает ток 1 -2 кА в течение 600 мс. При монтаже конденсаторов на печатной плате соединительные дорожки нужно усилить медным проводом, иначе они могут расплавиться при разряде.

Конструкция низковольтного бестрансформаторного аппарата получается громоздкой, так как батарея конденсаторов занимает много места, да и весит немало. Вместо нее можно использовать ионистор, но цена прибора на порядок больше стоимости всей батареи.

Виды оборудования

При точечной контактной сварке аппарат может выдавать ток разного рода и частоты. По этим отличительным признакам сварочное оборудование разделяют на четыре класса:

• контактная точечная сварка на переменном токе;
• низкочастотная контактная сварка;
• устройства конденсаторного типа;
• сваривание постоянным током.

Существует многоточечные станки контактной сварки для сварки сеток на производстве. В таких аппаратах одновременно происходит сваривание в нескольких точках. Любое оборудование имеет свои плюсы, но самыми популярными стали одноточечные устройства переменного тока.

Принцип точечного способа

Это считается одним из самых распространённых типов в быту. Суть заключается в параллельном прикреплении пары сплавов, после чего их с обеих сторон фиксируют проводниками. После сквозь структуру проходит электрический ток большой силы, что служит причиной расплавления и дальнейшего плотного примыкания металла на необходимом участке. Также течение энергии сможет пройти толщу 0,4-0,12 миллиметров. Протяжённость явления достигает одной миллисекунды (не более), и за это время успевает сформироваться общее ядро.

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