Аппарат контактной сварки своими руками из инвертора

Сборка блока контактов

Для домашнего устройства точечной сварки, в т.ч. споттера, чаще всего используется конструкция блока для контакта пистолетной формы. Собирается пистолет для электрода в такой последовательности. Подбирается две пластины из гетинакса или текстолита толщиной 8-12 мм, из которых выпиливаются фигуры в виде пистолета длиной 23-25 см. Форма произвольная с учетом удобства эксплуатации. Целесообразно обеспечить такую геометрию: ширина ствола – 42-45 мм, ширина ручки 50-55 мм, длина ручки – 100-110 мм.

http:

В передней части половинок (стволе) делаются симметричные продольные полукруглые проточки радиусом 5-7 мм для установки электрода. Длина проточенного канала составляет 55-60 мм. На расстоянии 30-35 мм от крайнего среза ствола на продольной проточке вытачивается прямоугольный паз для установки гайки, в которую, затем, будет вкручиваться электрод. В курковом участке делается выборка и просверливается отверстие для монтажа и крепления пускового кнопочного выключателя. Для совмещения двух половин пистолета просверливаются отверстия для винтов: в ручке – 4 штуки, в стволе и задней части – по 2 штуки. Чтобы обеспечить подвод кабеля, делаются проточки в ручке и между курком и электродным каналом.

Электрод выполняется из медного прутка диаметром 8-10 мм, а на его хвостовом торце нарезается резьба, соответствующая крепежной гайке. Передний торец стержня затачивается в виде конуса порядка 15-20 мм, причем вершина конуса закругляется. Общая длина электрода выбирается порядка 50-60 мм.

Безопасность

Во время работы одевайте защитные очки. Даже если ток включается и выключается, когда электроды прижимаются к материалу, всегда есть шанс, что кусок расплавленного металла может брызнуть в каком-то направлении. Корпус изготовлен из металла и является основой для трансформатора и рычага с электродом, однако случайное касание к нему не является опасным. В данном случае я применил двойную изоляцию. Во-первых, симистор изолирован от радиатора, а радиатор крепится к корпусу через пластиковые распорки. Однако, пожалуйста, используйте только заземленную розетку для вашей же собственной безопасности.

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.

Мини аппарат для точечной сварки с напряжением питания 12V

Здравствуйте. В этой статье я расскажу, как изготовить простой аппарат для точечной сварки с питанием от 12V. Большинство деталей необходимых для сборки устройства можно достать из неисправных импульсных блоков питания или плат старых телевизоров и мониторов.

Материалы и инструменты: — макетная плата или фольгированный текстолит;— ферритовое кольцо;— два полевых транзистора IRF3205 или аналогичные;— два резистора 5,6 кОм;— два резистора 470Ом 2 Вт;— два стабилитрона на 6,2V;— два ультрабыстрых диода HER108;— конденсатор 0,68мкФ;— металлопорошковое кольцо для дросселя;— обмоточный провод диаметром 0,4-0,7 мм;— обмоточный провод диаметром 1-1,5 мм;— припой;— канифоль (либо другой флюс для пайки радиокомпонентов);— монтажные провода;— кусачки;

На схеме можно видеть два диода D1 и D2 это ультрабыстрые диоды, как следует из названия, их отличие состоит в гораздо большей скорости срабатывания, чем у обычных выпрямительных диодов. Я использовал диоды HER108, но их можно заменить аналогами UF1004, UF1007, HER308 или д.р

При выборе диодов следует обратить внимание на такой параметр как время восстановления этот показатель должен быть меньше 100 нс

Сборку устройства можно начать с намотки трансформатора. В качестве сердечника использованы два ферритовых кольца М2000НМ1-Б габаритами 31х18,5х7.

Количество витков может быть меньше (но желательно не менее семи), а сечение провода больше это зависит от остальных элементов схемы. В случае если в готовом устройстве дроссель сильно нагревается во время работы, следует увеличить сечение провода и/или уменьшить количество витков.

Далее следует перейти к сборке схемы на плате. Сборку схемы лучше производить от центра платы к краям. Чтобы уже установленные детали не мешали установке последующих.

Важно помнить, что металлическая подложка транзистора, к которой крепится радиатор, представляет собой единое целое со стоком транзистора. Поэтому при использовании общего радиатора для обоих транзисторов необходимо между корпусом полупроводникового прибора и радиатором устанавливать изолирующую подложку в противном случае произойдёт короткое замыкание

Так же даже используя раздельные радиаторы, следует следить, чтобы радиатор не соприкоснулся с дорожками на плате или выводами других элементов.

Далее можно перейти к изготовлению вторичной обмотки трансформатора. Она состоит из одного витка тремя жилами обмоточного провода диаметром 1 мм. От количества витков и сечения провода во вторичной обмотке, зависит выходной ток и напряжение. Поэтому я специально не стал закреплять вторичную обмотку при помощи эпоксидного клея или изоленты, для того что бы в случае необходимости иметь возможность легко изменить количество витков или сечение провода, изменяя выходные характеристики устройства. На выводы обмотки установлены винтовые зажимы.

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.

Как же сделать аппарат?

Это устройство можно собрать из подручных средств. В первую очередь необходимо собрать из инвертора. Необходимо подготовить:

• трансформатор и конденсаторы для сварки;
• диоды и дроссели.

Использование всех перечисленных деталей поможет избежать длительной настройки.

Чаще всего такие аппараты для точечной сварки аккумуляторов мужчины изготавливают из деталей ненужной микроволновки. Она может уже находиться у вас дома, а можно позаимствовать и у друзей. Изготовленная точечная сварка из таких деталей характеризуется мощностью около 800А.

Качественный споттер гарантирует отличный результат работы с тонким металлом. Для выполнения домашних задач зачастую этого результата вполне достаточно, ведь сварка металла происходит в определенных точка.

Для изготовления такого аппарата для контактной точечной сварки лучше выбрать большую микроволновку. Ведь в таких моделях мощный трансформатор. А это основа будущего оборудования.

Трансформатор представляет собой сердечник с двумя обмотками. Он держится за счет сварных швов, которые необходимо удалить ножовкой или болгаркой. Будьте аккуратны, ведь обмотка не должна быть поврежденной. После сердечник нужно разделить на 2 части, очистить от клея и бумаги.

Наматываем вторую обмотку трансформатора. Для этого используют кабель, который подходит к прорези трансформатора, который наматывают на 2 витка.

К основанию прикрепляют трансформатор эпоксидной смолой, сжимая тисками.

Вторичная обмотка позволяет увеличить мощность устройства.

Если вы желаете увеличить больше мощность, то можно использовать дополнительный трансформатор из еще одной микроволновки. Его присоединяют к первому.

Таймер

Концевой выключатель активируется штырем, прикрепленным к верхней части рычага электрода, который запускает Таймер. Таймер имеет простую схему, содержащуюся в структуре N-канального транзисторного модуля 2N4093. Первый таймер установлен постоянно на 1 секунду. После этого, отпирается второй таймер, который имеет потенциометр для регулировки времени сварки, в RC-цепи. Таймер работал безупречно при моделировании, но в реальности там были проблемы и пришлось сделать небольшие изменения в схеме, которая, в свою очередь, не работает в симуляции. Предполагалось, что BT138 (12 A) слишком слаб для этой работы, но было сделано много пробных сварных швов и он все еще работоспособен.

Особенности намотки обмоток.

Существуют следующие правила намотки обмоток сварочного аппарата:

• Намотка должна производится по изолированному ярму и всегда в одном направлении (например, по часовой стрелке).
• Каждый слой обмотки изолируют слоем хлопчатобумажной изоляции (стеклоткани, электрокартона, кальки), желательно с пропиткой бакелитовым лаком.
• Выводы обмоток залуживают, маркируют, закрепляют хлопчатобумажной тесьмой, а на выводы сетевой обмотки дополнительно надевают хлопчатобумажный кембрик.
• При некачественной изоляции провода, намотку можно производить в два провода, один из которых хлопчатобумажный шнур или хлопчатобумажная нить для рыболовства. После намотки одного слоя обмотку с хлопчатобумажной нитью фиксируют клеем (или лаком) и только после его высыхания наматывают следующий ряд.

Сетевую обмотку на магнитопроводе стержневого типа можно расположить двумя основными способами. Первый способ позволяет получить более “жесткий” режим сварки. Сетевая обмотка при этом состоит из двух одинаковых обмоток W1, W2, расположенных на разных сторонах сердечника, соединенных последовательно и имеющих одинаковое сечение проводов. Для регулировки выходного тока на каждой из обмоток делают отводы, которые попарно замыкаются.

Второй способ намотки первичной (сетевой) обмотки представляет намотку провода на одной из сторон сердечника. В этом случае сварочный аппарат имеет крутопадающую характеристику, варит “мягко”, длина дуги меньше влияет на величину сварочного тока, а следовательно, и на качество сварки.

После намотки первичной обмотки сварочного аппарата необходимо проверить на наличие короткозамкнутых витков и правильность выбранного числа витков. Сварочный трансформатор включают в сеть через плавкий предохранитель (4…6 А) и если есть амперметр переменного тока. Если предохранитель сгорает или сильно греется – это явный признак короткозамкнутого витка

В этом случае первичную обмотку необходимо перемотать, обратив особое внимание на качество изоляции

Если сварочный аппарат сильно гудит, а потребляемый ток превышает 2…3 А, то это означает, что число витков первичной обмотки занижено и необходимо подмотать еще некоторое количество витков. Исправный сварочный аппарат должен потреблять ток на холостом ходу не более 1..1,5 А, не греться и сильно не гудеть.

Вторичную обмотку сварочного аппарата всегда наматывают на двух сторонах сердечника. По первому способу намотки вторичная обмотка состоит из двух одинаковых половин, включенных для повышения устойчивости дуги встречно-параллельно (Рис. 6 б). В этом случае сечение провода можно взять несколько меньше, то есть 15..20 мм2. При намотке вторичной обмотки по второму способу, вначале на свободной от обмоток стороне сердечника наматывается 60…65% от общего числа ее витков.

Эта обмотка служит, в основном, для поджога дуги, а во время сварки, за счет резкого увеличения рассеивания магнитного потока, напряжение на ней падает на 80…90%. Остальное количество витков вторичной обмотки в виде дополнительной сварочной обмотки W2 наматывается поверх первичной. Являясь силовой, она поддерживает в требуемых пределах напряжение сварки, а следовательно, и сварочный ток. Напряжение на ней падает в режиме сварки на 20…25% относительно напряжения холостого хода.

Намотка обмоток сварочного аппарата на сердечнике тороидального типа можно также произвести несколькими способами.

Способы намотки обмоток сварочного аппарата на тороидальном сердечнике.

1. Равномерная;	2. Секционная;
а – сетевая обмотка;	б – силовая обмотка

Переключение обмоток в сварочных аппаратах проще сделать с помощью медных наконечников и клемм. Медные наконечники в домашних условиях можно изготовить из медных трубок подходящего диаметра длиной 25…30 мм, закрепив в них провода опрессовкой или пайкой. При сварке в различных условиях (сильная или слаботочная сеть, длинный или короткий подводящий кабель, его сечение и т.д.) переключением обмоток настраивают сварочный аппарат на оптимальный режим сварки, и далее переключатель можно установить в нейтральное положение.

Коротко о технологиях точечной контактной сварки

Технология контактной точечной сварки представляет собой особый метод соединения металлозаготовок в виде листов проката или приваривания разного рода штучных изделий к металлоконструкциям. К примеру, болтов, шайб, заклепок и т.п.

Наиболее широко контактное сваривание применяется на промышленных предприятиях автомобилестроения, самолетостроения и приборостроения, так как позволяет создавать надежные и долговечные сварные швы без дефектов, риска деформации поверхностей в процессе или после сварки.

Для выполнения бытовых операций с металлическими изделиями подойдет самостоятельно изготовленная точечная сварка из микроволновки. Она позволит без особенных трудностей выполнить соединение в единое целое нескольких отдельных металлических частей забора, труб, деталей авто, мотоцикла и т.п.

Но при этом сварщику не потребуется тратиться на покупку специального сварного оборудования.

Точечная сварка, собранная своими руками в маленькой ремонтной мастерской, непременно должна отвечать определенным требованиям, предъявляемой к такому оборудованию.

Способ контактной сварки.

И, в том числе, нормам безопасности, нарушение которых может спровоцировать ряд негативных последствий для здоровья мастера: от маленьких ожогов на коже рук до серьезных повреждений тела человека. Тогда агрегат будет в полной мере справляться с возложенными на него функциями.

Суть работы самодельного аппарата для сварки аналогична функционированию споттера. Изготовленная модель из микроволновой печи питается от обычной сети в 220В.

Переделанный своими руками трансформатор занижает напряжение до безопасного значения ‒ 12В, а силу тока, наоборот, увеличивает до величины нагрева металла до температуры его плавления.

Ток после преобразования подается на конденсаторы для их зарядки. Когда электричество накопится в достаточном объеме, реле переведет напряжение к рабочим контактам.

Свариваемое изделие помещают между медными электродами, которые замыкаются и провоцируют появление мощного импульса временной длиной от 0,01 до 0,1 с. Точка в зоне контакта плавится под воздействием этого импульса, а после остывания можно заметить образование сварного шва.

Если мастер справился с задачей, не допустив нарушения технологии, то швы будут лишены каких либо дефектов: сколов, трещин, кратеров и т.п.

Далее снова происходит накопление электрического заряда на конденсаторе для следующего сварочного цикла. Такая схема контактной точечной сварки, собранной своими силами из микроволновой печи, передает обобщенную суть работы сварного аппарата при работе с металлическими конструкциями.

Но при наличии желания мастер может ее усовершенствовать, разработав различные вариации модели, исходя из актуальной мощности устройства.

Наличие самодельной точечной сварки предоставляет даже малоопытному сварщику широкий круг дополнительных возможностей:

• создание соединений деталей из листов металлопроката незначительной толщины;
• работа с легкоплавкими металлами;
• придание сварному шву аккуратного вида, надежности и высокой прочности.

Основное достоинство такой сварки мини размера ‒ возможность овладеть сварочным искусством без помощи высококвалифицированного мастера. При наличии базовых знаний о сварке умелец может самостоятельно изучить все тонкости работы с самодельным агрегатом.

Стоит лишь некоторое время потренироваться выполнять сварочные швы своими силами, чтобы добиться с помощью самодельного оборудования высокой производительности труда и низких затрат расходников.

Как происходит преобразование

Электрические схемы инверторных устройств от различных производителей могут отличаться небольшими деталями, однако все они работают по одному и тому же алгоритму. Основная задача встроенной электроники во всех случаях сводится к следующему:

• обеспечить выпрямление входного сетевого напряжения;
• преобразовать (инвертировать) его в импульсный сигнал относительно высокой частоты;
• понизить уровень полученного импульсного сигнала до требуемого значения и снова выпрямить его на выходе устройства.

Основная цель этой цепочки – получить постоянный ток величины, необходимой для поддержания сварочного процесса. Причём сделать это нужно так, чтобы используемые в схеме детали позволили снизить габариты и вес всего аппарата в целом.

Поскольку электронный преобразователь состоит из полупроводниковых деталей, то поставленная перед конструкторами задача решается без особых проблем. Инвертор всегда значительно меньше по размерам, чем обычный трансформаторный преобразователь тока.

Однако схема сварочного инвертора значительно сложнее, и собрать ее своими руками с нуля практически невозможно. Можно только использовать готовые части, соединив в общую конструкцию.

Ещё одним достоинством инвертора является возможность электронного регулирования амплитудного значения тока. Это позволяет расширить возможности прибора, варить металл разной толщины, в том числе сваривать достаточно тонкие детали. Причем делать это можно без механических регуляторов, заметно уступающих по надёжности своим электронным аналогам.

Конструкция аппарата и необходимые детали

Любой сварочный агрегат контактного типа состоит из 2 узлов:

• блока питания (трансформатора);
• прижимных клещей.

Для получения мощного электрического разряда при минимальном напряжении применяют индукционный трансформатор.

Правильное соотношение обмоток позволяет генерировать ток, силы которого достаточно для плавления металла. Конструкция клещей включает графитовые или медные контакты, устанавливаемые на разные рычаги, фиксирующие механизм.

Существуют следующие типы прижимов:

1. Механические. Включают мощную пружину и рычаг. Для сжатия металлов применяется мышечная сила сварщика. Прижимы такого типа устанавливают в бытовые аппараты, используемые для простых операций.
2. Пневматические. Устанавливаются в портативные ручные аппараты. Настраиваются путем изменения давления в воздушном канале. Недостатком считают низкую производительность, невозможность регулировки параметров функционирования во время сварки.
3. Гидравлические. Прижимы также отличаются небольшой скоростью работы, однако набор настроек у них шире, чем у предыдущего типа.
4. Электромагнитные. Отличаются самой высокой производительностью, устанавливаются как в ручные, так и в стационарные агрегаты. Электромагнитные прижимы позволяют регулировать силу сжатия деталей при сварке. Это снижает вероятность возникновения непроваров и наплывов металла.

При сборке самодельного аппарата для точечной сварки мастеру потребуются следующие детали и материалы:

• доработанный трансформатор от старой микроволновой печи или автомобильного аккумулятора;
• толстый медный провод или жгут кабелей небольшого сечения;
• рычаги, используемые для сборки зажимов;
• основание для установки блоков агрегата;
• прижимные струбцины;
• провода;
• изоляционные материалы;
• медные электроды, необходимые для выполнения сварки;
• клавиша управления.

Характеристики устройства

Какой бы сложной ни была машина точечной сварки, трансформатор всегда является ее главной частью. Он должен быть мощностью не менее 1 кВт. Чем она выше, тем лучше. На выходе получается напряжение около 2 В. Ток достигает 800 А, и им можно сваривать листы толщиной до 1,5 мм.

Корпус самодельного аппарата делают из фанеры, а движущиеся детали (рычаги) — из деревянных брусков. После сборки трансформатор крепится к основанию саморезами и присоединяется к заземлению. На торцах рычагов устанавливаются контактные электроды, и к ним подключаются провода вторичной обмотки. Верхний рычаг подпружинивают, чтобы он в исходном состоянии был приподнят.

Детали размещают между электродами. При действии на верхний рычаг электроды сходятся и прижимают листы друг к другу. При нажатии на выключатель в течение 3-4 секунд через листы проходит сварочный ток. После его отключения надо подождать, чтобы шов остыл.

Если требуется более мощная точечная сварка, применяется 2 аналогичных трансформатора с соединенными обмотками. Для увеличения выходного напряжения провод большой толщины соединяют последовательно через вторичные обмотки с одинаковым количеством витков. Чтобы не ошибиться и не включить их в противофазе, можно экспериментально пропустить через трансформаторы тонкий провод, а затем замерить напряжение на выходе.

Когда требуется мощный аппарат точечной сварки, своими руками его делают из обычного сварочного трансформатора, добавив к нему еще одну обмотку с необходимым количеством витков

Важно, чтобы он подходил по мощности к электрической сети. Длину провода и количество соединений следует делать минимальными, поскольку на них теряется мощность и выделяется тепло

В качестве электродов применяются медные стержни. Для этого можно использовать жало паяльника. Преимуществом меди является то, что она не сваривается со стальными деталями и меньше нагревается. Необходимо также учитывать, что через электроды создается сжатие свариваемых деталей между собой. Со временем они теряют форму и изнашиваются, и их нужно менять. Наконечники и провод нужно спаять, поскольку место контакта со временем окисляется.

Органами управления в аппарате являются рычаг и выключатель первичной цепи. Мощность прижатия возрастает с увеличением толщины листов. Поэтому рычаг должен соответствовать требованиям технологии сварки. Выключатель устанавливается в первичной цепи. Если у нее большая мощность, можно применять магнитные пускатели. Тогда на рычаге можно установить выключатель, чтобы одной рукой можно было создавать усилие прижатия и включать сварочный ток. Другая рука остается свободной для работы с деталями.

Если первичную обмотку аппарата подключать через лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) мощностью 2-3 кВт, сварочное напряжение можно регулировать. Можно сделать вторичную обмотку непосредственно на нем. В результате получится сварочный аппарат с регулированием тока. Слабым местом ЛАТРа является двигатель с колесиком, которое по мере износа начинает замыкать несколько витков, и обмотка начинает гореть. Более надежным является автотрансформатор со ступенчатым переключением обмоток.

Свойства конструкции агрегата

Приспособление состоит из таких компонентов, как коробка, пистолет, кабель, электрод.

Коробка содержит всю систему аппарата, которая необходима для сварки. Чтобы четко и быстро проводить кузовные работы, надо придерживаться порядка и технологии процесса.

Ели поверхность подверглась деформации, надо очистить ее от любого покрытия. Это может быть ржавчина, краска или лак. Данный этап очень важен, так как качество соединения металлов напрямую влияет на итог всего процесса. На поверхность, которая подверглась корректировке, присоединяют контакты. На очищенную зону повреждённой области приваривают крепёж, к которому и подсоединяется рассматриваемое устройство.

Вслед за этим захватывается устройство пистолетом, после чего вмятина вытягивается. Для выравнивания прибегают к использованию молотка, гидроцилиндров и других приспособлений

Обращают внимание на толщину металла. Здесь следует понять, какое оборудование даст возможность производить рихтовку машины, чтобы не нанести ей вреда

Обратный молоток не используется в сочетании с алюминием. К тому же не каждый агрегат может справиться с оцинкованным кузовом. Когда рихтовка кузова закончена, скручивают приваренную деталь. Место контакта зачищают шлифовальной машинкой.