Контактная сварка своими руками из инвертора. Изготовление самодельной контактной сварки Принципиальная схема точечной сварки

Аппараты для точечной сварки не так часто используются в быту, как дуговые, но иногда без них невозможно обойтись. Учитывая, что стоимость такого оборудования начинается от $450-$470, рентабельность его покупки вызывает сомнения.

Выход из такой ситуации – контактная точечная сварка своими руками. Но, прежде чем рассказать, как самостоятельно сделать такое устройство, давайте рассмотрим, что представляет собой точечная сварка и технологию ее работы.

Кратко о точечной сварке

Данный тип сварки относится к контактным (термомеханическим). Заметим, что к такой категории также относят шовную и стыковую сварку, но их реализовать в домашних условиях не представляется возможным, поскольку для этой цели понадобится сложное оборудование.

Сварочный процесс включает в себя следующие этапы:

• детали совмещают в необходимом положении;
• закрепляют их между электродами аппарата, которые прижимают детали;
• производится нагрев, в результате которого за счет пластического деформирования детали прочно соединяются между собой.

Производственный аппарат точечной сварки (такой как показан на фото) способен в течение минуты совершить до 600 операций.

Технология процесса

Чтобы нагреть детали до необходимой температуры, на них подается кратковременный импульс элетротока большой силы. Как правило, импульс длится в от 0,01 до 0,1 секунды (время подбирается исходя из характеристик металла, из которого изготовлены детали).

При импульсе металл расплавляется, и между деталями образовывается общее жидкое ядро, пока оно не застынет, свариваемые поверхности необходимо удерживать под давлением. Благодаря этому, остывая, расплавленное ядро кристаллизируется. Рисунок, иллюстрирующий процесс сварки, показан ниже.

Обозначения:

• A – электроды;
• B – свариваемые детали;
• С – ядро сварки.

Давление на детали необходимо для того, чтобы при импульсе по периметру ядра расплавленного метала образовался уплотняющий пояс, не позволяющий вытекать расплаву за пределы зоны, где происходит сварка.

Чтобы обеспечить лучшие условия для кристаллизации расплава, давление на детали снимается постепенно. Если необходимо «проковать» место сварки с целью устранить неоднородности внутри шва, усиливают давление (делают это на финальной стадии).

Обратим внимание, что для обеспечения надежного соединения, а также качества шва, предварительно необходимо обработать поверхности деталей в местах, где будет происходить сварка. Это делается для удаления оксидной пленки или коррозии.

Когда требуется обеспечить надежное соединение деталей толщиной от 1 до 1,5 мм, применяют конденсаторную сварку. Принцип ее действия следующий:

• блок конденсаторов заряжают электротоком небольшой силы;
• разряд конденсаторов производится через соединяемые детали (силы импульса достаточно для обеспечения необходимого режима сварки).

Такой тип сварки применяется в тех сферах промышленности, где необходимо соединить миниатюрные и сверхминиатюрные компоненты (радиотехника, электроника и т.д.).

Говоря о технологии точечной сварки следует отметить, что с ее помощью можно соединять между собой разнородные металлы.

Примеры самодельных конструкций

В интернете есть много примеров создания аппаратов, производящих точечную сварку. Приведем несколько наиболее удачных конструкций. Ниже показана схема простого устройства для точечной сварки.

Для реализации нам понадобятся следующие радиодетали:

• R – переменное сопротивление номиналом 100 Ом;
• С – конденсатор, рассчитанный на напряжение не менее 25 В с емкостью 1000 мкФ;
• VD1 – тиристор КУ202, буквенный индекс может быть К, Л, М или Н, можно также использовать ПТЛ-50, но в этом случае емкость «С» необходимо понизить до 1000 мкФ;
• VD2-VD5 – диоды Д232А, зарубежный аналог – S4M;
• VD6-VD9 – диоды Д226Б, их можно заменить зарубежным аналогом 1N4007;
• F – плавкий предохранитель на 5 А.

Необходимо сделать отступление, чтобы рассказать, как изготовить трансформатор TR1. Он изготавливается на базе железа Ш40, с толщиной набора 70 мм. Для первичной обмотки потребуется провод ПЭВ2 Ø0,8 мм. Количество витков в обмотке – 300.

Чтобы сделать вторичную обмотку, понадобится медный многожильный провод Ø4 мм. Его допускается заменить шиной, при условии, что ее сечение будет как минимум 20 мм 2 . Количество витков вторичной обмотки – 10.

Видео: контактная сварка своими руками

Что касается TR2, то для него подойдет любой из маломощных трансформаторов (от 5 до 10 Вт). При этом на обмотке II, используемой для подключения лампы подсветки «H», должно быть выходное напряжение в пределах 5-6 В, а обмотки III – 15 В.

Мощность изготовленного аппарата будет относительно не высокая, в пределах от 300 до 500 А, максимальное время импульса до 0,1 сек (при условии, что номиналы «R» и «С» будут такими же, как на приведенной схеме). Этого вполне достаточно для сварки стальной проволоки Ø0,3 мм или листового металла, если его толщина не превышает 0,2 мм.

Приведем схему более мощного аппарата, у которого сварочный электроток импульса будет в пределах от 1,5 кА до 2 кА.

Перечислим используемые в схеме компоненты:

• номиналы сопротивлений: R1-1.0 кОм, R2-4.7 кОм, R3-1.1 кОм;
• емкости в схеме: С1-1.0 мкФ, С2-0,25 мкФ. Причем, С1 должен быть рассчитан под напряжение не менее 630 В;
• VD1-VD4 диоды – диоды Д226Б, допускается замена на зарубежный аналог 1N4007, вместо диодов можно поставить диодный мост, например, КЦ405А;
• тиристор VD6 – КУ202Н, его необходимо поместить на радиатор, площадью не менее 8 см 2 ;
• VD6 – Д237Б;
• F – плавкий предохранитель на 10 А;
• К1 – это любой магнитный пускатель, у которого имеется три пары рабочих контактов, а обмотка рассчитана на ~220 В, например, можно установить ПМЕ071 МВУХЛЗ AC3.

Теперь расскажем, как сделать трансформатор ТR1. За основу взят автотрансформатор ЛАТР-9, такой, как показан на фотографии.

Обмотка в этом автотрансформаторе насчитывает 266 витков, сделана она медным проводом Ø1,0 мм, ее мы будем использовать в качестве первичной. Аккуратно разбираем конструкцию, чтобы не повредить обмотку. Вал и прикрепленный к нему передвижной роликовый контакт демонтируем.

Дале нам необходимо изолировать контактную дорожку, с этой целью очищаем ее от пыли, обезжириваем и покрываем лаком. Когда он просохнет дополнительно, изолируем всю обмотку, используя лакоткань.

В качестве вторичной обмотки используем медный провод с площадью сечения как минимум 80 мм 2 . Важно, чтобы изоляция этого провода была термостойкой. Когда все условия соблюдены, делаем им обмотку из трех витков.

Настройка собранного устройства сводится к градированию шкалы переменного резистора, регулирующего время импульса.

Рекомендуем перед тем как приступать к сварке, установить опытным путем оптимальное время для импульса. Если длительность будет излишней, детали будут прожжены, а если меньше необходимой – прочность соединения будет ненадежной.

Как уже писалось выше, аппарат способен выдать сварочный электроток силой до 2000 А, что позволяет сваривать стальной провод Ø3 мм или листовую сталь, толщина которой не превышает 1,1 мм.

Содержание:

У многих домашних мастеров возникают проблемы с проведением сварочных работ. Основной причиной является отсутствие практических навыков работы со сваркой, а также отсутствие сварочного аппарата. Наилучшим выходом из положения может стать контактная сварка своими руками, которую вполне возможно изготовить и освоить самостоятельно, без каких-либо особых теоретических знаний и навыков. С помощью контактной сварки можно соединять между собой стальные трубы, медные и алюминиевые провода, а также другие элементы и конструкции.

Самодельная точечная контактная сварка

Прежде чем приступать к непосредственному изготовлению аппарата, необходимо заранее уточнить, как можно самому сконструировать и собрать контактную сварку. Такая сварка может применяться не только в домашних условиях, но и в небольших мастерских.

Принцип действия устройства довольно простой. При использовании контактной сварки создаются сварные соединения деталей. Соприкасающиеся элементы в точке касания нагреваются электрическим током, проходящим через них. Одновременно к зоне соединения прикладывается сжимающее усилие. Параметры контактной сварки зависят от теплопроводности материала, размеров деталей, мощности сварочного оборудования. Напряжение в силовой сварочной цепи должно быть низким - от 1 до 10 вольт, время сварки составляет от 0,01 до 3-4 секунд. Работы проводятся при высоком токе сварочного импульса - от 1000А и более. Зона расплавления металла должна быть очень маленькой, а сжимающее усилие в точке сварки достигать значения 10-100 кг.

Соблюдение установленных параметров и технических условий является залогом высокого качества сварных соединений. Наиболее простой конструкцией считается сварочный аппарат с переменным сварочным током, сила которого не регулируется. В основе управления соединением деталей лежит изменяющаяся продолжительность поступающего электрического импульса. Для этой цели можно использовать простейшее реле времени, или вообще обойтись без него, регулируя подачу обычным выключателем.

В целом изготовить самому контактную точечную сварку достаточно легко. Основной узел - трансформатор - можно взять от старой микроволновой печи, телевизора, инвертора и других устройств. У выбранного трансформатора обмотки перематываются под необходимое рабочее напряжение и выходной сварочный ток.

Все виды электрических соединений должны выполняться качественно и обеспечивать хороший контакт. Используемые провода должны иметь сечение, соответствующее протекающему по ним току. Особое внимание следует обратить на силовую часть, расположенную между электродами клещей и трансформатором. В случае плохого контакта в этих местах возможны большие потери энергии, а также возникновение неисправностей, вплоть до искрения.

Аппарат контактной сварки своими руками

Большинство сварочных операций, выполняемых в домашних условиях, предполагают работу с листовым металлом, толщиной не более 1 мм. Диаметр прутков и проволоки не превышает 4 мм. Поэтому контактная сварка своими руками, схема которой будет рассмотрена ниже, должна быть рассчитана именно на эти параметры. Сварочные аппараты работают от сети переменного тока, напряжением 220 вольт, частотой 50 Гц. Выходное напряжение, образующееся на концах контактно-сварочного механизма, составляет 4-7 вольт. Максимальное значение импульсного сварочного тока - до 1500 ампер.

На принципиальной электрической схеме представлены основные части устройства. В состав аппарата входит силовая часть, цепь управления и автоматический выключатель (АВ1), с помощью которого включается питание и обеспечивается защита при аварийных ситуациях.

Все элементы схемы представлены на рисунке 1. Сюда же входит сварочный трансформатор Т2 включенный в цепь с бесконтактным тиристорным однофазным пускателем МТТ4К. С помощью этого пускателя первичная обмотка трансформатора подключается к питающей цепи.

Схема обмоток сварки с указанием количества витков отображается на рисунке 2. В первичной обмотке имеется шесть выводов, которые можно переключать и регулировать выходной сварочный ток во вторичной обмотке ступенчатым способом. Самый первый вывод всегда подключен к сети, а остальные пять применяются для регулировочных процессов. После выбора нужного режима, к сети подключается только один из них.

Пускатель МТТ4К изображен отдельно на рисунке 3. Данный модуль выполнен в виде тиристорного ключа. Когда его контакты № 4 и 5 замыкаются, происходит коммутация нагрузки через контакты № 1 и 3, включаемые в разрыв цепи первичной обмотки трансформатора Т2. Максимальная нагрузка пускателя, на которую он рассчитан, составляет 800 вольт, а сила тока - до 80 ампер.

В состав схемы управления входит блок питания, сама цепь управления и реле К1. Для блока питания может применяться любой трансформатор с мощностью не выше 20 ватт. Он работает от сети 220В и выдает на вторичной обмотке значение напряжения от 20 до 25В. Функцию выпрямителя выполняет , например, КЦ402 или другой элемент с такими же параметрами. Для создания выпрямителя можно использовать и отдельные диоды.

С помощью реле К1 выполняется замыкание контактов № 4 и 5 в ключе МТТ4К во время подачи напряжения от управляющей цепи на обмотку его катушки. Поскольку коммутируемый ток, протекающий через контакты ключа № 4 и 5, довольно слабый, не более 100 мА, то вместо реле К1 можно воспользоваться любым слаботочным реле, которое срабатывает при напряжении 15-20В.

Устройство и работа цепи управления

В сварочном аппарате цепь управления служит своеобразным реле времени. При включении К1 на заданный временной промежуток, задается, таким образом, время, в течение которого электрический импульс будет воздействовать на свариваемые детали. В состав цепи управления входят электролитические конденсаторы С1-С6, с напряжением заряда не менее 50 вольт, переключатели П2К с независимой фиксацией, а также кнопки КН1 и два резистора R1 и R2.

Составляет: для С1 и С2 - 47 мкФ, С3 и С4 - 100 мкФ, С5 и С6 - 470 мкФ. Контакты кнопки КН1 должны быть: один - нормально-замкнутый, другой - нормально-разомкнутый. Когда включается автоматический выключатель АВ1 начинается зарядка конденсаторов, подключенных через П2К к блоку питания и цепи управления. С помощью резистора R1 выполняется ограничение начального зарядного тока, в связи с чем срок эксплуатации емкостей существенно увеличивается.

Зарядный ток в этот момент протекает через нормально-замкнутый контакт кнопки КН1. После нажатия на эту кнопку, происходит размыкание нормально-замкнутой контактной группы, после чего цепь управления отключается от блока питания. Далее замыкается нормально-разомкнутая контактная группа, в результате чего заряженные емкости подключаются к реле К1. В этот момент происходит разрядка конденсаторов и под действием тока срабатывает подключенное реле.

Поскольку нормально-замкнутые контакты находятся в разомкнутом состоянии, реле не может быть запитано напрямую от блока питания. От времени разряда конденсаторов зависит продолжительность замкнутого состояния контактов 4 и 5 в ключе МТТ4К и, соответственно, продолжительность сварочного импульса. После полной разрядки конденсаторов реле К1 отключается, и сварочный процесс прекращается. Для подготовки сварки к следующему циклу, кнопку КН1 нужно отпустить. Сама разрядка конденсаторов осуществляется через переменный резистор R2, с помощью которого более точно регулируется продолжительность сварочного импульса.

Трансформатор для контактной сварки своими руками

Основной силовой частью контактной сварки является трансформатор. За основу берется готовое трансформаторное устройство, используемое в различных приборах и оборудовании и рассчитанное на 2,5 А. Старая обмотка удаляется, а на торцах магнитопровода устанавливаются кольца, материалом для которых служит тонкий электрокартон.

Готовые кольца подгибаются по границам внутренней и внешней кромки, после чего поверх колец магнитопровод обматывается лакотканью в три слоя и более. Первичная обмотка изготавливается из проводов, диаметром 1,5 мм. Лучше всего использовать провода с тканевой изоляцией, чтобы обмотка более качественно пропиталась лаком. Для вторичной обмотки потребуется многожильный провод диаметром 20 мм в кремнийорганической изоляции.

Количество витков рассчитывается в зависимости от запланированной мощности сварочного аппарата. Первичная обмотка делается с промежуточными выводами, а после наматывания пропитывается лаком. Поверх нее наматывается один слой хлопчатобумажной ленты, который также пропитывается лаком. После этого сверху укладывается вторичная обмотка, для пропитки которой также потребуется лак.

Изготовление и установка клещей

В большинстве случаев ручная контактная сварка оснащается специальными клещами. Они могут монтироваться стационарно, непосредственно в корпус устройства или делаться выносными, аналогично конструкции ножниц. Первый вариант обеспечивает более надежную изоляцию, хороший контакт во всей цепи, от трансформатора до самих электродов. Стационарные клещи изготавливаются и подключаются к аппарату значительно проще, чем выносные.

Однако без увеличения длины подвижного рычага прижимное усилие будет незначительным. Длинные ручки существенно легче сделать на выносной конструкции. Кроме того, выносные клещи более удобные, поскольку ими можно работать на определенном расстоянии от сварки. Усилие таких клещей развивается в соответствии с длиной ручек. Особое внимание следует обратить на качество изоляции в точке подвижного соединения. Обычно для этих целей используются текстолитовые втулки и шайбы.

При изготовлении клещей необходимо заранее рассчитать вылет их электродов. Этот вылет является расстоянием от корпуса аппарата или точки подвижного соединения до электродов. От него полностью зависит основная техническая характеристика, которой будет обладать самодельная контактная сварка: максимальное расстояние от кромки металлического листа до места сваривания. Для изготовления электродов клещей используется медь в прутках или бериллиевая бронза. Многие мастера пользуются жалами от мощных паяльников. Так или иначе, диаметр электродов не должен быть меньше чем у проводов, подводящим ток.

Контактная сварка находит все большее применение не только на производственных предприятиях, но и в домашних мастерских и гаражах, где ее успешно можно использовать для различных работ, связанных с металлом. Серийное оборудования для выполнения такой технологической операции стоит достаточно дорого, но устройство для контактной сварки можно сделать своими руками из старой микроволновки.

Один из вариантов аппарата для контактной сварки из микроволновой печи

Для изготовления оборудования для контактной сварки в домашних условиях потребуются следующие комплектующие, вспомогательные приспособления и инструменты:

• трансформатор, который можно демонтировать из старой микроволновки (если необходим аппарат большой мощности, то таких трансформаторов понадобится два);
• толстый медный провод или жгут проводов небольшого диаметра;
• рычаги, которые будут использоваться в качестве прижимов;
• рычаг требуемой длины;
• надежное основание, на котором будет установлен сварочный аппарат;
• зажимные струбцины;
• набор отверток;
• кабели и обмоточные материалы;
• электроды из меди, за счет которых и будет выполняться сварка.

Сборка трансформатора

Основным элементом любого аппарата для контактной сварки является трансформатор, который можно взять из старой, но рабочей микроволновки. Чтобы самодельное сварочное устройство было способно соединять стальные листы толщиной до 1 мм, необходим трансформатор мощностью не менее 1 кВт. В случае, если нужен более мощный аппарат для контактной сварки, потребуется два трансформатора.

Повышающий трансформатор от микроволновки

Чтобы изготовить своими руками оборудование для контактной сварки, надо взять не весь трансформатор от микроволновки, а только его магнитопровод и первичную обмотку. Вторичную обмотку с трансформатора аккуратно демонтируют, а также из него убираются шунты, которые располагаются с двух его сторон.

Вторичную обмотку срезаем зубилом (стамеской) или спиливаем ножовкой по металлу

Шунты удаляем

Новая обмотка на трансформатор от микроволновки делается из многожильного провода с сечением не менее 100 мм 2 (или диаметром более 1 см). Будет достаточно сделать 2-3 витка. Если провод имеет слишком толстую изоляцию, то допускается удалить ее и заменить тканевой изоляционной лентой. Если используется сразу два трансформатора, то вторичная обмотка для них делается общей, но очень важно правильно соединить выводы с их первичных обмоток.

Следующими этапами изготовления своими руками контактной сварки из микроволновки являются монтаж органов управления, изготовление и подсоединение электродов, установка внутренней части оборудования в надежный корпус, который тоже можно взять от вышедшей из строя бытовой техники.

Еще одно отличное видео по теме:

Выбор электродов

Электроды оборудования для осуществления точечной сварки выполняют одновременно несколько функций: сжатие соединяемых листов, подвод тока в зону сварки, последующий отвод тепла. Важными параметрами при выборе электрода являются его форма, размеры и др. Именно от этих параметров напрямую зависит, насколько качественным получится сварное соединение. Геометрическая форма электродов может быть прямой или фигурной, но предпочтение отдается прямым моделям, так как они обеспечивают лучший доступ в зону выполнения сварки.

При выборе электродов для сварочного аппарата из микроволновки можно просто обратиться к соответствующему ГОСТу (14111-90), в котором уже оговорены все возможные диаметры данных элементов (10, 13, 16, 20, 25, 32, 40 мм).

Диаметр прутков из меди, которые будут использованы в качестве электродов, должен быть больше или равен диаметру рабочих проводов. Чтобы избежать активного окисления электродов в процессе работы, их соединяют с рабочими проводами при помощи пайки. Электроды устройства для контактной сварки (в том числе сделанного из микроволновки) активно изнашиваются в процессе работы, поэтому их необходимо регулярно подтачивать, придавая им при помощи напильника форму заточенного карандаша.

Нижний электрод установлен

Как управлять самодельным сварочным аппаратом

Несмотря на то, что контактная сварка является достаточно несложной технологической операцией, для достижения требуемого качества выполняемого соединения ей необходимо правильно управлять. Именно для этих целей следует оснастить самодельный аппарат из микроволновки соответствующими органами управления. Основными из них являются выключатель и рычаг, при помощи которого и обеспечивается требуемое усилие сжатия электродов и соединяемых деталей.

От усилия сжатия напрямую зависит качество получаемого соединения, поэтому рычаг для сварочного аппарата желательно делать более длинным. Очень важно, чтобы оборудование для контактной сварки из микроволновки было надежно зафиксировано на поверхности рабочего стола. Для этих целей используются струбцины.

Увеличить усилие, передаваемое электродами, можно не только при помощи рычага, но и посредством рычажно-винтового механизма, которым также можно оснастить аппарат, сделанный своими руками. Удобнее всего закрепить такой механизм непосредственно на рычаге, чтобы манипуляции с ним не отнимали дополнительного времени. Кроме того, такое расположение органов управления высвободит вторую руку оператора, которой можно будет придерживать соединяемые детали.

Особенностью работы на аппарате контактной сварки является то, что подавать ток на электроды можно только тогда, когда они находятся в сжатом состоянии. Если же включить подачу тока перед их сжатием, то они будут искрить в момент соприкосновения с деталями, а это приведет к их подгоранию и быстрому выходу из строя.

Выключатель, также относящийся к органам управления контактной сварки (в том числе сделанной из микроволновки), необходимо установить в цепь первичной обмотки. Если пренебречь этой рекомендацией и установить его в цепи вторичной обмотки, по которой протекает ток значительной величины, то выключатель создаст дополнительное сопротивление, что приведет к свариванию электродов между собой.

Для самодельного сварочного аппарата с трансформатором от микроволновки необходимо предусмотреть простейшую систему охлаждения, также сделанную своими руками. В качестве такой системы может быть использован обычный вентилятор. При помощи этого устройства можно будет охлаждать сам трансформатор, электроды и другие токопроводящие элементы. Конечно, такое охлаждение не будет слишком эффективным, и все равно придется делать регулярные перерывы в работе, необходимые для самостоятельного охлаждения всех нагревающихся элементов оборудования.

Процесс сварки, выполняемой на аппарате, сделанном своими руками, практически ничем не отличается от подобной технологической операции, осуществляемой на серийном оборудовании. Первым этапом такого процесса является сжатие деталей, в процессе которого происходит их пластическая деформация в месте будущего соединения. На втором этапе в зону сварки подается ток, проходящий через медные электроды.

Характеризуется этот этап образованием жидкого сварочного ядра, расширением сварной ванны и пластической деформацией и осадкой металла деталей в точке соединения. В этот момент расплавленный металл начинает выплескиваться из сварной ванны. После прекращения подачи тока в зону соединения она начинает охлаждаться, что сопровождается кристаллизацией расплавленного металла.

Многие не желают зависеть от обстоятельств. Если вдруг потребовалась сварка, то хочется решить проблему в своей мастерской. Аппарат для контактной сварки своими руками – это решение в нужном направлении.

Для выполнения контактной сварки своими руками необходимо приобрести или изготовить самому специальный аппарат.

Конечно, если надо сварить большие металлические конструкции, то контактной сварке трудно конкурировать с другими видами. В то же время в домашних условиях велика потребность в сварке небольших деталей. Такие задачи становятся легко разрешимыми, если сделать свой аппарат контактной сварки.

Основы контактной сварки

В общем случае контактная сварка представляет собой сварку при помощи электрического тока, когда он проходит через зону контакта свариваемых металлов под действием сжимающего давления. Принцип контактной сварки основан на том, что в момент подачи электрического тока в месте контакта двух металлов возникает дуга, которая расплавляет их. Длительность воздействия сварочного тока очень мала (0,01-0,1 с). Основными параметрами любой контактной сварки являются: сила сварочного тока, время приложения тока и величина сжатия металлов в зоне контакта. Различают следующие основные : точечная, рельефная, шовная и стыковая сварка.

Основы конструирования аппаратов

Для проведения контактной сварки необходимо собрать аппарат контактной сварки. При изготовлении аппарата и приспособлений необходимо учитывать несколько основных правил. Обычно для бытовых целей используются аппараты точечной или стыковой сварки. Затем следует подумать, какой будет аппарат – стационарный или переносной, что определяет его массу и габариты. Необходимо определиться с основными параметрами аппарата:

1. Вид сварочного тока (переменный, постоянный) и его сила.
2. Напряжение в зоне сварки.
3. Длительность сварочного импульса.
4. Количество и вид электродов.
5. Простота аппарата.

Любой аппарат контактной сварки содержит электрическую и механическую часть. Электрическая часть включает источник сварочного тока, систему регулирования основных параметров и контактный блок. Механическая часть должна обеспечить крепление свариваемых заготовок, а также приложение сжимающей нагрузки.

Источник сварочного тока

Главным элементом аппарата точечной контактной сварки является источник сварочного тока, т.е. короткого импульса тока. Наиболее распространены источники тока, использующие накопление энергии и разряд конденсаторов. Одна из простых схем такого источника основана на подаче постоянного тока с вторичной обмотки трансформатора, на первичную обмотку которого разряжается конденсатор (на рис. 1 – схема источника питания).

Рисунок 1. Схема источника питания.

Первичная обмотка выходного трансформатора Т2 связана с входной электрической сетью так, что одна ветвь схемы проходит через диагональ выпрямительного моста (диоды V5-V8). При этом управление осуществляется через тиристор V9, соединенный с пусковой кнопкой «Импульс», за счет его присоединения во вторую диагональ моста. Накопление энергии осуществляется в конденсаторе С1, расположенном в цепи тиристора V9 и подсоединенном к диагонали моста. Разряд конденсатора через эту цепь поступает на первичную обмотку выходного трансформатора Т2. Зарядка конденсатора С1 осуществляется от вспомогательной цепи, подключение которой происходит при выключении основной цепи.

Такой источник сварочного импульса работает следующим образом. Зарядка конденсатора С1 идет в то время, когда отключен выходной трансформатор Т2. При нажатии пусковой кнопки «Импульс» зарядка конденсатора прекращается и происходит его разряд на регулируемый резистор R1, соединенный с первичной обмоткой трансформатора Т2. Управление параметрами разряда осуществляет тиристор V9. Длительность сварочного импульса регулируется с помощью переменного резистора R1, на который и происходит разряд. При выключении кнопки процесс зарядки конденсатора возобновляется.

Рекомендуемые детали для схемы: конденсатор C1 емкостью 1000 мкФ на рабочее напряжение до 25 В; тиристор ПТЛ-50 или КУ202, входной трансформатор T1 мощностью 10 Вт на напряжение в обмотках 220/15 В. Выходной трансформатор T2 лучше изготовить своими руками: первичная обмотка – провод ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм, 300 витков; вторичная обмотка – медная шина 20-25 мм², 10 витков. Выходные параметры аппарата: сила тока до 500 А, длительность импульса до 0,1 с.

Увеличение мощности источника тока

Рисунок 2. Схема источника повышенной мощности: 1. принципиальная схема; 2. обмотка трансформатора Т2; 3. схема подключения пускателя.

Для увеличения мощности сварочного импульса можно внести некоторые изменения в устройство. Подача тока производится через бесконтактный магнитный пускатель типа МТТ4К (рабочий ток до 80 А). В цепь управления вводятся по 2 тиристора (рис. 2), 2 диода КЦ402 и резистора R1-R2. Время срабатывания контролируется реле времени РЭС. В качестве накопителей энергии рекомендуется батарея конденсаторов С1-С6 из 6 штук (на рис. 2 – схема источника повышенной мощности: 1) принципиальная схема; 2) обмотка трансформатора Т2; 3) схема подключения пускателя).

Рекомендуется устанавливать следующие детали: конденсаторы С1-С6 электролитические емкостью 47 мкФ, 100 мкФ и 470 мкФ (по два каждого типа) на рабочее напряжение 50 В; реле времени РЭС42 или РЭС43 на напряжение 20 В. Трансформатор Т2 имеет первичную обмотку из провода диаметром 1,5 мм, вторичную обмотку – из медной шины сечением 60 мм² (количество витков – 4-7). Сварочный ток такого аппарата до 1500 А.

Изготовление выходного трансформатора

Одним из важнейших элементов оборудования является выходной сварочный трансформатор. Его изготовление следует начинать с подбора наборного сердечника. Следует использовать стандартный сердечник общим сечением не менее 60 см². Стяжка наборных элементов производится при помощи уголка или полосы и закрепляется болтами диаметром 8 мм. Первичная обмотка наматывается проводом ПЭТ или ПЭТВ вручную на одну из сторон сердечника. Витки располагаются равномерно по длине сердечника. Концы обмотки выводятся на панель и закрепляются в соединительной колодке. Вторичная обмотка изготавливается на второй стороне сердечника из медной шины. Предварительно медная шина изолируется фторопластовой лентой или тканевой изолентой. На концах шины, выведенных наружу, сверлятся отверстия для болтового присоединения кабеля. Поверх обеих обмоток накладывается изоляционный слой.

Конструкция контактного блока

Самое простое устройство контактного блока подразумевает подачу тока непосредственно на свариваемые детали. Такой способ используется в стыковой сварке. Для обеспечения контакта используются зажимы типа крокодил.

Более сложная система подразумевает непосредственное подключение тока только на наиболее массивную деталь. Второй контакт обеспечивается подвижным верхним электродом, который подается в зону сварки вручную. В качестве такого контакта можно рекомендовать сварочный пистолет. Он изготавливается из двух одинаковых текстолитовых пластин, вырезанных в форме пистолета. В передней части устанавливаются гайки для завинчивания в них медного электрода, в центральной части размещается пусковая кнопка. Сверху в устройство заводятся кабель, который подключается к электроду, и провод из цепи первичной обмотки трансформатора, который соединяется с пусковой кнопкой.

Пластины скрепляются между собой так, чтобы надежно зафиксировать крепление электрода.

Сборка аппарата

Рисунок 3. При сборке сварочного аппарата к контактной колодке, которая размещена на электрическом плато, крепится входной кабель от электросети.

Источник сварочного тока помещается в металлический корпус. Электрическое плато собирается на текстолите и закрепляется внутри корпуса источника, обычно вертикально. Выходной трансформатор крепится на основании корпуса. Сверху к шине вторичной обмотки трансформатора болтами присоединяется сварочный кабель, второй конец которого соединен с электродом в контактном пистолете. К контактной колодке, размещенной на электрическом плато, крепится входной кабель от электросети (рис. 3).

Инструменты и вспомогательные средства, которые необходимы при изготовлении аппарата контактной сварки своими руками:

• болгарка;
• электродрель;
• ножовка по металлу;
• напильник;
• зубило;
• молоток;
• плоскогубцы;
• отвертка;
• тиски;
• штангенциркуль;
• ножницы;
• метчик;
• плашка.

Изготовить аппарат контактной сварки не составит труда. Можно выбрать очень простую конструкцию, а можно сделать универсальное оборудование.

Аппараты для точечной сварки не так часто используются в быту, как дуговые, но иногда без них невозможно обойтись. Учитывая, что стоимость такого оборудования начинается от $450-$470, рентабельность его покупки вызывает сомнения.

Выход из такой ситуации – контактная точечная сварка своими руками. Но, прежде чем рассказать, как самостоятельно сделать такое устройство, давайте рассмотрим, что представляет собой точечная сварка и технологию ее работы.

Кратко о точечной сварке

Данный тип сварки относится к контактным (термомеханическим). Заметим, что к такой категории также относят шовную и стыковую сварку, но их реализовать в домашних условиях не представляется возможным, поскольку для этой цели понадобится сложное оборудование.

Сварочный процесс включает в себя следующие этапы:

• детали совмещают в необходимом положении;
• закрепляют их между электродами аппарата, которые прижимают детали;
• производится нагрев, в результате которого за счет пластического деформирования детали прочно соединяются между собой.

Производственный аппарат точечной сварки (такой как показан на фото) способен в течение минуты совершить до 600 операций.

Технология процесса

Чтобы нагреть детали до необходимой температуры, на них подается кратковременный импульс элетротока большой силы. Как правило, импульс длится в от 0,01 до 0,1 секунды (время подбирается исходя из характеристик металла, из которого изготовлены детали).

При импульсе металл расплавляется, и между деталями образовывается общее жидкое ядро, пока оно не застынет, свариваемые поверхности необходимо удерживать под давлением. Благодаря этому, остывая, расплавленное ядро кристаллизируется. Рисунок, иллюстрирующий процесс сварки, показан ниже.

Обозначения:

• A – электроды;
• B – свариваемые детали;
• С – ядро сварки.

Давление на детали необходимо для того, чтобы при импульсе по периметру ядра расплавленного метала образовался уплотняющий пояс, не позволяющий вытекать расплаву за пределы зоны, где происходит сварка.

Чтобы обеспечить лучшие условия для кристаллизации расплава, давление на детали снимается постепенно. Если необходимо «проковать» место сварки с целью устранить неоднородности внутри шва, усиливают давление (делают это на финальной стадии).

Обратим внимание, что для обеспечения надежного соединения, а также качества шва, предварительно необходимо обработать поверхности деталей в местах, где будет происходить сварка. Это делается для удаления оксидной пленки или коррозии.

Когда требуется обеспечить надежное соединение деталей толщиной от 1 до 1,5 мм, применяют конденсаторную сварку. Принцип ее действия следующий:

• блок конденсаторов заряжают электротоком небольшой силы;
• разряд конденсаторов производится через соединяемые детали (силы импульса достаточно для обеспечения необходимого режима сварки).

Такой тип сварки применяется в тех сферах промышленности, где необходимо соединить миниатюрные и сверхминиатюрные компоненты (радиотехника, электроника и т.д.).

Говоря о технологии точечной сварки следует отметить, что с ее помощью можно соединять между собой разнородные металлы.

Примеры самодельных конструкций

В интернете есть много примеров создания аппаратов, производящих точечную сварку. Приведем несколько наиболее удачных конструкций. Ниже показана схема простого устройства для точечной сварки.

Для реализации нам понадобятся следующие радиодетали:

• R – переменное сопротивление номиналом 100 Ом;
• С – конденсатор, рассчитанный на напряжение не менее 25 В с емкостью 1000 мкФ;
• VD1 – тиристор КУ202, буквенный индекс может быть К, Л, М или Н, можно также использовать ПТЛ-50, но в этом случае емкость «С» необходимо понизить до 1000 мкФ;
• VD2-VD5 – диоды Д232А, зарубежный аналог – S4M;
• VD6-VD9 – диоды Д226Б, их можно заменить зарубежным аналогом 1N4007;
• F – плавкий предохранитель на 5 А.

Необходимо сделать отступление, чтобы рассказать, как изготовить трансформатор TR1. Он изготавливается на базе железа Ш40, с толщиной набора 70 мм. Для первичной обмотки потребуется провод ПЭВ2 Ø0,8 мм. Количество витков в обмотке – 300.

Чтобы сделать вторичную обмотку, понадобится медный многожильный провод Ø4 мм. Его допускается заменить шиной, при условии, что ее сечение будет как минимум 20 мм 2 . Количество витков вторичной обмотки – 10.

Видео: контактная сварка своими руками

Что касается TR2, то для него подойдет любой из маломощных трансформаторов (от 5 до 10 Вт). При этом на обмотке II, используемой для подключения лампы подсветки «H», должно быть выходное напряжение в пределах 5-6 В, а обмотки III – 15 В.

Мощность изготовленного аппарата будет относительно не высокая, в пределах от 300 до 500 А, максимальное время импульса до 0,1 сек (при условии, что номиналы «R» и «С» будут такими же, как на приведенной схеме). Этого вполне достаточно для сварки стальной проволоки Ø0,3 мм или листового металла, если его толщина не превышает 0,2 мм.

Приведем схему более мощного аппарата, у которого сварочный электроток импульса будет в пределах от 1,5 кА до 2 кА.

Перечислим используемые в схеме компоненты:

• номиналы сопротивлений: R1-1.0 кОм, R2-4.7 кОм, R3-1.1 кОм;
• емкости в схеме: С1-1.0 мкФ, С2-0,25 мкФ. Причем, С1 должен быть рассчитан под напряжение не менее 630 В;
• VD1-VD4 диоды – диоды Д226Б, допускается замена на зарубежный аналог 1N4007, вместо диодов можно поставить диодный мост, например, КЦ405А;
• тиристор VD6 – КУ202Н, его необходимо поместить на радиатор, площадью не менее 8 см 2 ;
• VD6 – Д237Б;
• F – плавкий предохранитель на 10 А;
• К1 – это любой магнитный пускатель, у которого имеется три пары рабочих контактов, а обмотка рассчитана на ~220 В, например, можно установить ПМЕ071 МВУХЛЗ AC3.

Теперь расскажем, как сделать трансформатор ТR1. За основу взят автотрансформатор ЛАТР-9, такой, как показан на фотографии.

Обмотка в этом автотрансформаторе насчитывает 266 витков, сделана она медным проводом Ø1,0 мм, ее мы будем использовать в качестве первичной. Аккуратно разбираем конструкцию, чтобы не повредить обмотку. Вал и прикрепленный к нему передвижной роликовый контакт демонтируем.

Дале нам необходимо изолировать контактную дорожку, с этой целью очищаем ее от пыли, обезжириваем и покрываем лаком. Когда он просохнет дополнительно, изолируем всю обмотку, используя лакоткань.

В качестве вторичной обмотки используем медный провод с площадью сечения как минимум 80 мм 2 . Важно, чтобы изоляция этого провода была термостойкой. Когда все условия соблюдены, делаем им обмотку из трех витков.

Настройка собранного устройства сводится к градированию шкалы переменного резистора, регулирующего время импульса.

Рекомендуем перед тем как приступать к сварке, установить опытным путем оптимальное время для импульса. Если длительность будет излишней, детали будут прожжены, а если меньше необходимой – прочность соединения будет ненадежной.

Как уже писалось выше, аппарат способен выдать сварочный электроток силой до 2000 А, что позволяет сваривать стальной провод Ø3 мм или листовую сталь, толщина которой не превышает 1,1 мм.