Точечная сварка является одной из самых распространённых в быту. Она позволяет осуществлять соединение металлических деталей быстро и надежно, и для этого нет необходимости во владении какими-либо особыми навыками сварщика. Еще одним ее важным преимуществом является несложное оборудование, которое вполне реально сделать самостоятельно. Учитывая достаточно высокую стоимость подобных агрегатов, вопрос самостоятельного изготовления данного прибора становится весьма актуальным.
Что такое точечная сварка
Точечная сварка – распространенный способ сваривания, основанный на соединении двух изделий нагревом с помощью электрического тока.
Свойства сварного шва зависит от нескольких факторов:
- Свойства электродной проволоки;
- Ток при сварке;
- Чистота поверхности свариваемых конструкций;
- Сила сжатия изделий между собой.
Качественная сварка высоко ценится и не менее высоко оплачивается. Она отличается высокой производительностью и широкой областью применения.
Успешно применяется в следующих отраслях производства:
- Автомобилестроение;
- Судостроение;
- Самолетостроение;
- Машиностроение.
Самодельное устройство для сварки
Аппарат для контактной сварки относится к незаменимым устройствам. Подобные агрегаты должны находиться на «вооружении» у каждого мастера. В гараже, на даче, в мастерской и даже дома подобным агрегатам всегда найдется применение.
Аппарат контактной сварки стоит достаточно дорого, поэтому его изготовление выглядит весьма привлекательно. Во-первых, данным устройством в будущем можно гордиться и хвастаться. Во-вторых, самодельная ручная контактная сварка стоит значительно дешевле.
Важным также является тот факт, что собрать самостоятельно подобное устройство вполне реально из подручных материалов, что еще больше удешевит стоимость агрегата. Кроме того, сборка не отличается высокой сложностью и с ней справится практически любой человек. В этом деле важно строго следовать инструкции.
Принципиальная схема аппарата точечной сварки.
Стоит отметить следующее: задача изготовления значительно упрощается, если делать споттер из сварочного аппарата, вышедшего из стоя. В данном случае будут практически все необходимые детали. В результате сборка нового агрегата не вызовет никаких затруднений.
Еще одним распространенным способом является создание аппарата на основе СВЧ печи. В этом случае главное правильно соблюдать подсоединение трансформаторов, особенно если их несколько.
Достаточно разобраться с принципиальной схемой контактной сварки, а также понять принципы ее работы, чтобы суметь изготовить прибор не только по готовым чертежам, но и по собственным. В последнем случае появляется возможность создания оборудования, полностью удовлетворяющего все требования мастера.
При должном подходе получится сделать сварку лучше моделей, продаваемых в магазинах. Это связано с тем, что в собственном изделии будут учтены многие параметры, важные мастеру. Речь идет и о конструкции клещей, и о размерах корпуса, а также о мощности и массе аппарата.
В домашних условиях контактная сварка применяется для сварки авто, металлических листов, проводов, мелкой бытовой техники и многого другого.
Как работает точечная сварка
Этот вид сварки имеет характерные особенности, которые требуется учитывать при эксплуатации оборудования. При пропускании тока по электродам через свариваемые внахлест металлические конструкции выделяется тепло, которое стремительно нагревает и расплавляет детали.
Металлические детали плотно прижимаются электродной проволокой, за счёт чего они плотно соединяются между собой.
Точечная
Этот вид, в свою очередь, подразделяется на такие виды:
- одноточечную;
- двухточечную;
- многоточечную.
Процесс происходит между плотно зажатыми между электродами элементами, диаметр точки соединения равен диаметру электрода. Нагревание металла с последующим его плавлением происходит только в месте касания с электродом. После получения неразъемного стыка детали охлаждают.
Данный вид работ применяется во время обработки сеток, каркасов, арматур. Также возможно скрепление деталей электроники, которые размером не превышают 0.02 мм. Точечная сварка применяется в том числе и для сваривания изделий из листовой стали с толщиной листа не более 20 мм, а также на предприятиях, выпускающих технику для производства.
На качество выполнения влияют такие факторы, как:
- размер электрода;
- сила тока;
- форма электрода;
- сила, с которой происходит давление на свариваемые элементы;
- длительность процесса;
- насколько очищены свариваемые поверхности деталей.
Современные аппараты могут выполнять до 600 соединений в минуту, что позволяет быстро и качественно скреплять большое количество элементов, тем самым повышая объемы производства на предприятии.
Примерная стоимость оборудования для точечной сварки на Яндекс.маркет
Плюсы и минусы точечной сварки
Сварка по точкам, как и любой другой вид сварочного «искусства», имеет ряд достоинств и недостатков.
О плюсах:
- Ровный и точный шов;
- В месте сваривания деформации незначительны;
- Имеется возможность автоматической работы;
- Сваривание этим способом не оказывает пагубного влияния на здоровье человека;
- Скорость работы;
- Возможно соединение толстого материала;
- Простота использования.
При таких существенных достоинствах имеются и недостатки. Коротко о них:
- Область применения – соединение листовых деталей внахлест и стержневых материалов (например, проволока)
- Низкая герметичность по сравнению со сварными швами с использованием электродной проволоки;
- Металл должен быть зачищен перед свариванием;
- Требуется опыт настраивания аппаратуры.
Преимущества и недостатки контактной сварки
Основным преимуществом можно считать возможность полной автоматизации процесса. Это обстоятельство способствовало внедрению такого способа на машиностроительных конвейерах. Высочайшей производительности труда позволяет добиться точечная сварка в сочетании с промышленными роботами. Кроме того, повышения производительности добиваются внедрением многоточечных машин. Такой вид сваривания позволяет:
- обходиться без сварщиков высокой квалификации;
- идеально соединять тонкие листовые материалы;
- вести работы без использования защитных газов;
- оказывает ничтожное воздействие на металл изделия;
Одно из достоинств этого способа — отсутствие выделения вредных газов. Последним аргументом можно считать высокую степень пожарной безопасности по сравнению с ручной дуговой сваркой.
Недостатки этого вида соединения деталей начинают проявляться при сваривании изделий сложной формы. Если с листами металла проблем никаких, то сложные изделия требуют особых форм электродов, что не всегда возможно. Осложнения нарастают при попытках создать многоточечную оснастку. Не всегда удается применить эту сварку при сваривании нескольких разнородных металлов и сплавов. В данном случае такое преимущество, как отсутствие защитных газов, работает против производства.
Значительную опасность для обслуживающего персонала создаёт вероятность выплеска металла в момент подачи сильного тока на электроды. Этим особенно грешат машины старых образцов. Современные сварочные аппараты обеспечивают плавную подачу сварочного тока. Ещё большая безопасность достигается при использовании постоянного тока в сочетании с программным управлением силой сжатия.
Сварочное оборудование
Поговорим об оборудовании, о том, на что стоит смотреть при выборе и о ряде других тонкостей.
Техника безопасности
Точечная контактная сварка является сравнительно безопасным видом работ и не требует принятия особых мер безопасности. Вместе с тем не стоит забывать о том, что аппараты, предназначенные для этого вида сварки, подключаются к высоковольтной сети и требуют соблюдения всех правил работы в таких сетях.
Специфическую, характерную для этого вида работ, опасность представляет выплеск расплавленного металла, что может стать следствием сваривания на неправильном режиме или плохой очистке поверхности соединяемых деталей. Для защиты от этого явления необходимо иметь маску сварщика. При сваривании оцинкованных металлов, выделяющих вредные газы, необходимо обеспечить место проведения работ эффективной вытяжной вентиляцией.
Как выбрать
При выборе сварочного оборудования для сварки точками учитываются 7 важных параметров, влияющих на цели и допустимые пределы возможности сварочного аппарата:
- Способ сваривания
- Режим работы
- Напряжение
- Максимальная сила поступаемого тока
- Допустимая толщина материала
- Способ управления
- Дополнительные опции
Принцип работы
Физика процесса элементарна и известна даже школьнику. Все мы знаем, что при протекании электрического тока по проводнику происходит нагрев проводника. Чем больше ток – тем больше нагрев. При точечной контактной сварке в качестве проводников выступают свариваемые детали. Их накладывают друг на друга, зажимают специальными электродами и подают напряжение.
Поскольку сопротивление этого участка ничтожно мало, то даже при напряжении в несколько вольт протекают токи в сотни и тысячи ампер (в зависимости от возможностей источника питания). Токи такой величины доводят металл деталей до сильного нагрева и размягчения, что при большом давлении со стороны электродов создает условия для взаимной диффузии.
Задача сварочного аппарата сводится к созданию достаточного усилия сжатия деталей электродами и подачи больших токов в момент сваривания деталей. Так же нужно обеспечить эффективное охлаждение электродов, в противном случае они просто расплавятся, ведь по ним протекает такой же ток, как и через соединяемые детали.
Типы
Переносное оборудование отличается малыми габаритами, не больше 18000 см3. Маленькому оборудованию соответствуют маленькие мощности.
- Максимальная толщина металлического листового свариваемого материала – не более 5 мм. Подобные аппараты пригодны для сваривания кузовных элементов или крупных металлических конструкций. Такое оборудование должно весить не больше 16 килограммов.
- Стационарное оборудование применяется в рамках производствах. В сравнении с переносными сварочными аппаратами обладают большими габаритами (до 300000 см3) и массой до 1 центнера. Большие мощности позволяют сваривать листовой металл сечением не более 10 мм.
Схема управления с блоком индикаторов точечной сварки споттер
Рисунок 2. Схема блока управления для споттера.
Внешний вид платы блока управления с контроллером показан на фото 2.
На фотографии показан внешний вид блока индикаторов с кнопками управления без декоративной панели. Панель индикаторов с кнопками и установленной декоративной панелью показана на другом фото 3.
Схема управления имеет минимум вспомогательных элементов. Управление всеми процессами осуществляется микроконтроллером типа AtMega 16, установленном в исполнении DIP. Элемент производителя фирмы Atmel имеет невысокую стоимость и большое количество выводов. Устройство контролера позволяет использовать входные и выходные сигналы на любые ножки микросхемы, поэтому плата получается максимально упрощенной. Кроме возможностей конфигурации, контролер оснащен оперативной и энергонезависимой памятью большой емкости и др. В схеме управления споттером его возможности использованы примерно на 20 %.
Способы точечной сварки
Сварочное оборудование разделяется на два метода сваривания.
Сварка с одной стороны. Для этой операции используются споттеры, они имеют несколько принципиальных отличий от других аппаратов. Имеется ручное приспособление, которым производится сваривание. Односторонний вариант сваривания металлических конструкций оправдан в случае труднодоступности к обратной стороне свариваемых изделий.
Удобнее пользоваться видом сварки, когда есть возможность проварить шов с обеих сторон. Этим способом пользуются для соединения листовых материалов.
Точечная контактная сварка
Технология
Она объединяет в себе сумму знаний и опыта об описываемом процессе и предлагает методы и способы для наилучшего решения вопроса. Технология описывает оснастку машин, приспособления, которые применяются для сборки деталей в узлы и агрегаты. Целью нашего текста является ознакомление с той частью технологии, которая описывает порядок сваривания деталей и все многообразие режимов работы сварочной машины.
Сваривание изделий должно проводиться в строго определенном порядке. Первыми варятся углы изделия и те участки, которые прилегают к ребрам жесткости. Таким образом создается каркас жесткости, внутри которого варятся участки, склонные к деформации. Соединение длинных листов должно проводиться в направлении от середины к краям. Большой проблемой при сваривании длинных листов металла может стать образование гофр между точками сваривания. Чтобы избежать этого явления, необходимо варить их подряд без пропусков, обеспечивая достаточное прижимное усилие.
Этапы
Основная схема проведения работ точечной сваркой предусматривает четыре этапа. На первом этапе происходит сжатие соединяемых деталей электродами сварочной машины. На втором этапе включается ток разогрева и выдерживается до расплавления точки сваривания и формирования литого ядра.
Третий этап подразумевает увеличение силы сдавливания электродами при продолжающемся прохождении сварочного тока. На четвертом этапе выключается подача напряжения, снижается давление электродов и они отводятся от места сваривания.
Режимы
Режимы сваривания зависят от множества факторов. При выборе режима необходимо учесть особенности различных материалов, толщин и конфигурации деталей. Режимы разрабатываются и описываются технологами. В технологии обязательно необходимо определить:
- площадь контактной поверхности электрода;
- время пропускания тока;
- давление электродов;
- величину тока.
Технологический процесс включает в себя требования к частоте и способу запиливания электродов. Это гарантирует соблюдение описанных выше технологических параметров, таких как площадь контакта, величина тока. Технология предусматривает частоту смены наконечников электродов во избежание критического износа.
Отдельными пунктами определяется порядок окончательной зачистки изделия. Например, стальные изделия обрабатываются личным напильником, а для алюминия достаточно наждачной бумаги.
Режим работы
Делится на мягкий и жесткий. При щадящем режиме работы применяется небольшая электрическая энергия, но процесс сварки выполняется дольше – 2-5 секунд. Благодаря этому применяются электродные стержни меньшего сечения и не требуется очень сильно надавливать ими.
Жесткий режим работы использует повышенную энергию, а процесс производится быстрее – 0,2-1,5 секунды. Обеспечивается высокая производительность, однако необходимо сильное сдавливание заготовок электродными стержнями. Также требуется стержень большого сечения, который превышает сечение соединяемых изделий.
Шовная
В процессе элементы соединяются при помощи вращающихся роликов. При этом ток пропускается через место, где происходит сварка. Принцип действия аналогичен точечной. Этот вид соединения имеет следующие режимы:
- постоянное движение роликов с постоянной подачей тока;
- непрерывное кручение роликов с переменной подачей;
- периодические движение роликов с периодической подачей тока.
Режим непрерывного действия применяется при скреплении листов, суммарная толщина которых не превышает 1,5 мм. Выбор более толстых элементов может привести к их расслоению. Минус этого метода заключается в том, что в процессе листы могут покоробиться.
Из трех режимов наиболее популярный второй. При таком воздействии возникает меньше дефектов поверхности и экономится электроэнергия.
Шовную сварку можно встретить в производстве сосудов с тонкими стенками, сварных трубах и других похожих изделиях.
Напряжение
Сварочные установки питаются от 220В и от 380В. Об этом в указывается в документах, идущих в комплекте со сварочным аппаратом
Важно! Не рекомендуется подключать аппараты мощностью более 5 кВт к бытовой сети.
Допустимая толщина материала
Параметр, говорящий о максимальной толщине детали, которое может проварить сварочное оборудование. Игнорируя этот параметр, качество сварки значительно ухудшается. Обозначается либо общим сечением, например «2 мм», либо двумя числами, «1+1 мм».
Промышленные аппараты имеют возможность сваривать вместе три металлических листа, тогда сечение обозначается «1+1+1 мм».
Суть процесса
Контактная сварка, к которой относится и точечная разновидность, выполняется путем нагрева металла током, проходящим через него. Ток поступает от электродов и воздействует на конкретную точку благодаря небольшой деформации поверхности под воздействием зажимов. Благодаря своей простоте сварочные работы точечным способом используются в промышленности гораздо чаще, чем аналогичные разновидности контактной сварки.
Возможность применения точечной сварки практически не ограничена. Особенности самого процесса позволяют снизить себестоимость изготовления конечной детали.
Варка точечным способом происходит при определенных параметрах:
- времени воздействия в течение 0,2-2 секунд;
- невысоком сетевом напряжении — 2-5В;
- высоком токе при выполнении сварки — более 1000А;
- сжимающей силе в месте сварки до нескольких сотен кг.
Надежность и точность варки зависит от многих параметров. В первую очередь на качество крепления влияет площадь поверхности, на которой будут производиться сварочные работы. Вторым фактором, который существенно влияет на качество шва, являются параметры сварочного тока и длительность выполнения работ. Если свариваются достаточно тонкие материалы, то необходимо одно усилие, а в случае сварочных работ на толстом материале потребуются совершенно иные усилия.
Способ управления
Чем дешевле аппарат, тем меньше функционал и сложнее управлять прибором. В самых дешевых версиях отсутствует возможность настройки сила тока – она одна и всегда максимальная.
Стоит ли говорить, что работать приходится вручную. Перед работой на таком сварочном аппарате желательно «обкатать» его на черновых листах, а после приступать к работе.
Числовое управление значительно облегчает работу. Оператор указывает тип соединения, которое подлежит обработке, а «мозги» оборудования самостоятельно подбирают необходимые режимы работы. Сварщику требуется только поднести электроды к месту сварки. Конечно, за такой удобный функционал приходится доплачивать.
Конструкции устройства
Ранее уже было сказано о том, что точечная сварка своими руками может быть собрана любым мастером. На данный момент в интернете существует большое количество примеров, посвященных изготовлению подобного оборудования.
Сварка, сделанная своими руками, позволит решить большое количество задач, связанных с ремонтом и изготовлением различных изделий и механизмов. Данное устройство будет незаменимым практически в любой мастерской или в гараже.
Самым важным является такой факт: сделать агрегат своими руками из сварочного устройства не составит труда. В результате, при наличии этого прибора создание качественных и надежных соединений разнообразных металлических изделий станет обычным делом.
В зависимости от особенностей характеристик свариваемых заготовок, таких как их размеры, теплопроводность и т.д., процесс сварки должен осуществляться со следующими параметрами:
- напряжение силовой цепи составляет от одного до десяти вольт;
- время процесса должно длиться от 0.01 до нескольких секунд;
- ток сварочного импульса превышает тысячу ампер;
- зона расплавления поверхности деталей минимальна;
- давление, прикладываемое к месту сварки, должно достигать десятков, а иногда и сотен килограмм.
Достаточно соблюдать все вышеперечисленные параметры, и тогда качество соединения не вызовет никаких сомнений. Сделать контактную сварку своими руками можно в соответствии с одной из схем, представленной в интернете.
Электрическая схема сварочного аппарата.
Самым распространенным вариантом является сварка из микроволновки. Это связано с тем, что достать данный прибор в наше время не составит труда. А сам процесс сборки достаточно прост и потребует лишь тщательного следования инструкции.
Также распространенными являются устройства на основе лабораторных автотрансформаторов, инверторов и т.п.
Давайте рассмотрим на одном из вариантов, как сделать точечную сварку.
В этих целях нам понадобятся:
- элемент переменного сопротивления, номиналом 100 Ом;
- конденсатор емкостью тысяча микрофарад, рассчитанный на напряжение не меньше 25 В;
- тиристор;
- диоды;
- плавкий предохранитель на пять ампер.
Чертежи
Cварка контактного типа своими руками может изготавливаться только в случае правильного выбора чертежа. Тут следует отдавать предпочтение наиболее простым схемам с наименьшим количеством узлов и деталей.
Стоит иметь в виду: сварка, изготовленная своими руками, не обладает слишком высокой мощностью. Однако ее вполне достаточно в выполнении практически всех бытовых задач, возникающих при работе на даче, в мастерской или в гараже.
Перед тем, как разбираться со сборкой подобного устройства, следует вспомнить школьный курс физики, а именно закон Джоуля-Ленца. Суть закона заключается в следующем: ток, проходящий по проводнику, создает тепловую энергию. Ее величина пропорциональна сопротивлению, времени и квадрату тока.
Вывод из приведенного выше закона заключается в следующем: если ток большой, например, порядка тысячи ампер, то в случае плохого контакта и использования тонких проводов расход энергии станет слишком большим и в несколько тысяч раз превысит расход, соответствующий току в десять ампер.
В связи с этим качество собранной электрической цепи является очень важным.
Необходимые детали
Чтобы собрать аппарат для точечной сварки своими руками, следует позаботиться о наличии определенных деталей. Подобный прибор, сделанный в бытовых условиях, может иметь любую форму и габариты. Существует два основных типа реализации агрегата: в виде переносной конструкции или в виде крупногабаритного стационарного варианта.
Наиболее практичной является настольная контактная точечная сварка. Она прекрасно справится с простейшими задачами соединения тонколистового металла. Также ее можно без труда транспортировать или же просто перемещать по мастерской.
Процессы во время точечной сварки.
Итак, нам понадобятся:
- трансформатор, который можно сделать своими руками из запчастей микроволновки, также отличным вариантом является ЛАТр или трансформатор из телевизора;
- кабель сечением от десяти миллиметров;
- медные электроды;
- таймер;
- наконечники;
- болты;
- разнообразные подручные материалы для изготовления корпуса, массы и т.д.
Точечная сварка споттером делается как с использованием готовой схемы, так и на основе чертежей, разработанных самостоятельно. Все необходимые детали покупаются в соответствующих магазинах или же берутся из «донорской техники».
Изготавливая данный аппарат, важно правильно подобрать комплектующие на основе параметров и характеристик трансформатора.
Использовать следует только провода с правильным сечением, соответствующим току, протекающему по ним. Когда контакты выполнены плохо, на них будут большие потери энергии. В результате соединения будут искрить и нагреваться, а процесс сварки станет попросту невозможным.
Процесс сборки трансформатора
Многих интересует вопрос: как правильно сделать сварку из микроволновки?
Итак, чтобы собрать самодельный аппарат точечной сварки, необходим трансформатор. Данный элемент является сердцем устройства и именно от его характеристик будут зависеть параметры прибора в целом. Взять трансформатор для точечной сварки, как уже отмечалось выше, следует из СВЧ.
Любая микроволновая печь оснащается магнетроном, обеспечивающим нужное электромагнитное излучение, необходимое при подогреве еды. Этот узел требует достаточно высокого напряжения.
Трансформатор от микроволновки, подключенный к магнетрону, является повышающим. На его первичной обмотке количество витков меньше, чем на вторичной. Благодаря этому на ней формируется напряжение величиной до двух киловольт. За счет удвоителя эта величина потом умножается в 2 раза.
Необходимо аккуратно и осторожно доставать трансформатор из СВЧ печи. Микроволновку следует разобрать, сняв с нее основу и убрав крепления. В случае изготовления точечной сварки из трансформатора от печи понадобятся только две его составляющие.
Конструктивные элементы сварного соединения.
Первая – это первичная обмотка, на нее подается напряжение сети, вторая – магнитопровод. Его необходимо усовершенствовать так, чтобы он смог обеспечить необходимые параметры трансформатора.
Вторичная обмотка не понадобится, поэтому ее демонтируют с применением молотка, стамески или зубила. Главное – не повредить первичную намотку. Если при демонтаже будут обнаружены шунты, предназначенные ограничивать ток, то их следует удалить.
В печи СВЧ возможны два варианта реализации магнитопровода: клеевой и сварной. В первом случае удалять обмотку лучше всего с помощью ножовки или стамески. А вот во втором случае ее необходимо высверлить. Выполнять подобные операции следует с максимальной осторожностью и не разрушить магнитопровод.
После того как трансформатор извлечен из микроволновки, нужно намотать вторичную обмотку. В этих целях отлично подойдет провод диаметром не менее одного сантиметра. В случае когда в хозяйстве такого не имеется, его придется приобрести.
Покупать цельный одножильный провод не обязательно, можно обойтись и пучком из нескольких отдельных проводов, общим диаметром соответствующим необходимому. После того, как вторичная обмотка будет готова, получившийся модернизированный трансформатор обеспечит ток до тысячи ампер.
Этой величины вполне достаточно, чтобы аппарат, сделанный своими руками позволил без проблем осуществлять соединение мелких деталей, ремонт кузовных работ и многое другое.
При необходимости изготовить более мощное устройство параметров одного трансформатора может и не хватить. В таком случае можно использовать два таких элемента.
В подобном типе сварки на выходе необходимо получить 2 В, что позволит обеспечить ток более восьмисот ампер. Достичь такого результата возможно, если намотать на сердечник вторичной обмотки два-три витка.
Формирование необходимого количества витков может вызвать определённые трудности, если изоляция у провода слишком толстая. Решается эта проблема достаточно просто: изоляция с провода снимается и вместо нее делается другая с помощью тканевой изоленты.
Важным является наименьшая длина провода, используемого во вторичной намотке. Это необходимо для максимального уменьшения электросопротивления.
В случае необходимости сваривания металлических заготовок толщиной более пяти миллиметров понадобится устройство, обладающее большой мощностью. В изготовлении подобного прибора следует использовать два трансформатора, соединенных в одну электрическую цепь.
В данном вопросе важно соблюдать все правила такого соединения. Ошибка в подключении и неправильная сборка приведут не только к неработоспособности аппарата, но и к короткому замыканию.
После соединения одноименных выводов, замеряется ток, формируемый обмотками. Обычно подобные устройства способны обеспечивать силу тока на уровне двух тысяч ампер. Если данную величину превысить, тогда могут произойти сбои в электрической цепи не только вашего дома, но и у соседей.
Итак, каких результатов можно достичь, в случае соединения между собой двух трансформаторов, одинаковых по мощности и параметрам?
Допустим имеется два идентичных устройства мощностью полкиловатта, величина входного напряжения соответствует значению сети и составляет 220 В, а на выходе трансформатор выдает два вольта и обеспечивает ток в 250 ампер.
Схема конденсаторной точечной сварки.
Если два таких устройства последовательно соединить между собой, тогда они смогут обеспечить силу номинального тока в пятьсот ампер. Тем не менее при его формировании будут происходить существенные потери, обусловленные значительным электросопротивлением цепи.
К обоим концам обмотки в последствии подключаются самодельные клещи для контактной сварки.
Если имеется в наличии 2 трансформатора с достаточно высокой мощностью, однако их выходного напряжения все же не хватает, тогда их вторичные намотки последовательно соединяются друг с другом.
В данном случае существенным моментом является количество витков, намотанных на обе обмотки. Подобный способ оказывается особенно полезным, когда домотать витки просто невозможно в следствие недостаточного размера магнитопровода.
Осуществляя подобное соединение, важно внимательно проследить за согласованным направлением витков на обмотках, соединенных между собой. В противном случае выходное напряжение с двух намоток будет находиться в противоположных фазах. После суммирования оно будет равняться нулю.
Если выводы трансформаторов не промаркированы, тогда следует определить, какие из них являются одноименными и соединить их между собой. Решается данная проблема следующим образом: вторичные и первичные обмотки трансформаторов соединяются последовательно и на вход подается напряжение, а к выходу подключается вольтметр.
В зависимости от подключения устройств, вольтметр либо покажет какое-нибудь число, либо не будет показывать ничего. Первый случай реализуется, когда в цепи соединения есть разные выводы.
Данное соединение является неправильным. В подобном случае в обмотках будут происходить следующие процессы: поступающее на вход устройства напряжение уменьшится в два раза на каждой из первичных обмоток, так как они обладают одинаковым коэффициентом трансформации.
В результате вольтметр, установленный на выходе, покажет удвоенное значение входного напряжения.
Во втором случае, когда вольтметр показывает 0, реализуется следующая ситуация: напряжения, выходящие с обмоток каждого подключенного в цепь трансформатора, равны по величине между собой. Однако знаки напряжений будут различны, а значит, они компенсируют друг друга.
Электроды
Сварка споттером оснащается медными клещами. Они, в последствии, будут использоваться в соединении металлических заготовок между собой.
Электроды для точечной сварки могут иметь несколько вариантов конструкции. Они устанавливаются непосредственно в сам корпус аппарата, или же реализуется выносное приспособление в виде ножниц.
Более простым вариантом в случае самостоятельного изготовления аппарата контактной сварки являются вмонтированные в корпус электроды. Недостатком конструкции является незначительное прижимное давление, соответствующее усилию сварщика, в случае если не будет наращено расстояние от прибора до конца клещей.
Выносные электроды более просты в использовании. Ими можно воспользоваться даже на некотором удалении от точечного сварочного устройства. Давление создаваемое с помощью указанной конструкции зависит от длины рычага между подвижным соединением и концами клещей.
Очень важно подвижное соединение хорошо заизолировать. В этих целях используются текстолитовые втулки и шайбы.
Вопрос, связанный с длинной рычага, следует продумать заранее, еще на этапе изготовления клещей. Аппараты сварки, как уже отмечалось выше, во время сваривания требуют, чтобы к металлическим заготовкам прикладывались значительные сжимающие усилия.
Устройство аппарата точечной сварки.
Еще одним важным моментом является длина ручек. Она определяет максимальное расстояние от края свариваемых деталей до места соединения.
Обычно самым распространенным материалом, из которого делаются электроды, является медь, однако возможно использование и бериллиевой бронзу. В качестве простого и уже готового варианта отлично подойдут жала паяльника. Важным является диаметр клещей, величиной не менее диаметра проводов, подводимых к ним.
В то же время кончики электродов делаются маленькими, практически острыми. Это позволит получать ядра достаточно высокого качества.
Стоит также не забывать и о процессах деградации. Со временем электроды могут изнашиваться. В данном случае их придется иногда подтачивать. Тем не менее рано или поздно электроды придется все же заменить.
Если использовать в качестве материала электродов медные прутки, тогда их замена не вызовет особых трудностей. С другой стороны более качественный результат сварки достигается в случае применения жал от профессиональных паяльников, но их цена более высока, чем у простых прутков.
Какой вариант исполнения выбрать, каждый решает самостоятельно. Все зависит от того, какие задачи предстоит решать с помощью данного устройства, а также от финансовых возможностей человека.
Не стоит забывать, в проводах, в любом случае, будут происходить потери электроэнергии на нагрев, ведь любой проводник имеет сопротивление.
Выше уже упоминалось о принципе работы сварочного прибора и было рассказано о законе Джоуля-Ленца. Он применим и в случае простых проводников, так как их сопротивление не равно нулю. Это значит, что при протекании тока по медным проводам будет происходить нагрев.
Из выше сказанного следует: длина проводов, соединяющих между собой электроды и устройство, должна быть минимальной. Только в таком случае удастся реализовать потенциал агрегата в полной мере.
Управление
Чтобы сделать из сварочного аппарата удобное в работе приспособление, необходимо позаботиться об управлении. Его выполнение не отличается слишком высокой сложностью. В этих целях понадобятся всего два основных элемента: рычаг и выключатель.
Как видите, схема управления в обычной самодельной точечной сварке не требует наличия каких-либо сложных деталей или их покупки. Ведь с большой долей вероятности они и так есть в хозяйстве практически любого мастера.
Роль рычага заключается в обеспечении надежного контакта между свариваемыми деталями. Увеличить сжимающую силу данного узла, возможно посредством использования винтовых элементов. Конечно же, данная деталь должна обладать высокой надежностью, иначе самодельная точечная сварка не прослужит долго.
На крупных и ответственных производствах сила сжатия между собой двух соединяемых деталей достигает тысячи килограмм. Точечная сварка в домашних условиях, предназначенная для выполнения нерегулярных работ, не требует промышленных нагрузок.
Обычно в быту оказывается достаточным и давление в тридцать килограмм. Его способен обеспечить сварщик и самостоятельно, однако увеличение длины рычага существенно упростит данную задачу.
Чертеж точечной сварки металлических изделий.
Если говорить более конкретно, то длины рукояти в 60 сантиметров вполне достаточно. Подобный рычаг способен увеличивать прикладываемую к его плечу силу приблизительно в десять раз. В результате, чтобы достичь усилия в 30 килограмм, достаточно давить на плечо с силой эквивалентной в 3 кг.
Выключатель споттера контактной сварки подключается непосредственно к трансформатору. Соединение необходимо осуществлять с первичной обмоткой, где сила тока незначительно.
Если соединить его с вторичной намоткой, то он не только увеличит потери за счет создания дополнительного сопротивления, но и намертво сварится с выводами сварочного трансформатора.
Очень удобной является конструкция с расположением выключателя непосредственно на рукояти рычага. Подобный вариант позволяет оставить одну руку свободной, что упростит задачу поддержания свариваемых деталей.
Стоит учитывать также нагрев, которому подвергается самодельный споттер из сварочного трансформатора. В связи с этим необходимо предусмотреть систему охлаждения. Для ее реализации подойдет простой вентилятор.
Кроме того, следует делать небольшие перерывы в работе, чтобы аппарат контактной сварки не перегревался. Следить за продолжительностью сваривания изделий следует визуально, или же использовать в этих целях контроллер.
В случае кратковременных операций, например, сваривании проволоки, о нагреве не стоит беспокоиться. А вот в более длительных процессах данный момент является крайне важным и о нем нельзя забывать.
Дополнительные опции
В случае, если аппарат выполняет регулярные продолжительные работы, то следует учитывать наличие системы охлаждения. Устройства с водоохлаждением и радиатором работают гораздо дольше, чем аналоги без охлаждения.
Для полноценной работы споттеру необходим пистолет и обратный молоток. Также всем сварочным аппаратам требуются медные электроды как расходные материалы. Если оборудование весит больше 13 кг, то ему следует докупить тележку для удобной транспортировки на колесиках.
Блок питания и его схема
Схема намотки трасформатора.
Схема блока питания показана на рис.1. Условно ее можно разделить на три составные части:
- цепь питания первичной обмотки понижающего трансформатора;
- понижающий трансформатор;
- вторичная обмотка с диодным мостом и стабилизатором напряжения.
В цепи первичной обмотки трансформатора установлен сетевой фильтр, обычно используемый в импульсных блоках питания. Здесь он используется для защиты микросхемы контролера от импульсов, создающихся в сетевом напряжении при работе споттера.
Трансформатор можно использовать любой с напряжением 220 В/24 В при работе от сети в 220 В. При работе от сети в 380 В нужно применить соответствующий трансформатор и сетевой фильтр.
К вторичной обмотке подключен диодный мост со сглаживающими конденсаторами и стабилизатор напряжения на микросхеме LM2574. С выхода микросхемы напряжение номиналов в 5 В подается на выходной разъем Х1 через цепочку LC – фильтра для устранения высокочастотных помех. Отмеченные пунктиром соединительные линии должны быть минимальной длины и располагаться по возможности ближе ко второй ножке микросхемы IC1.
Рисунок 1. Схема блока питания.
Напряжение на клемме 1 разъема Х1 используется контроллером для определения нулевого уровня.
Напряжение с клеммы 7 разъема Х1 используется для запуска контроллера при положительной полуволне сетевого напряжения.
Изготовленная своими руками схема при отсутствии ошибок в сборке начинает работать без дополнительных настроек. Наличие напряжения в 5 В будет контролировать светодиод LED1.
Пускатель К1 предназначен для подключения сетевого напряжения при замыкании выключателя S1.
Вместо него можно использовать автоматический выключатель с защитой нужного номинала или подключать напряжение напрямую, при наличии предохранителей в питающий сети.
Лучшие модели
По мнению многих людей, тесно работающих со сварочным оборудованием, следует отметить следующие модели.
| Название | Описание | Стоимость | Достоинства | Недостатки |
| Калибр СВА-1,5 АК | Лучший вариант цена/мощность, но не для «гаражного использования» | 13890 руб. | Процесс сварки проходит аккуратно Не требуется механообработка Мощная возвратная пружина | Верхняя консоль перегревается Тяжелый Сильно нагружает сеть напряжением 220В |
| FoxWeld KTP-8 3098 | Пользуется спросом при работе с крупными металлическими конструкциями | 15560 руб. | Большая рукоятка для транспортировки Малогабаритный Повышенная мощность тока при сварке | Люфтит Нагружает сеть Тяжелый Нерегулируемая мощность |
| Споттер FUBAG TS 2600 38 666 | Подходит для ремонта кузова автомобиля | 32620 руб. | Предупреждает о перегреве Четыре различных режима работы | Тяжелый Дорогой Нерегулируемая сила тока |
| Споттер RedHotDot HAMMER IT 275116 | Примечателен наличием числового управления. Подходит для эксплуатации в гаражных условиях. | 30168 руб. | Не нагружает бытовую сеть Малогабаритный Большая глубина расплавления и сварки | Высокая цена Тяжелый – весит больше 16 кг |
| FoxWeld MTP-25 3373 | Отличный вариант для производственных условий. | 67900 руб. | Прост в управлении Долговечный Клещи сжимаются с помощью педали | Очень дорогой Требуется специальная установка Необходима постоянная заточка электродов |
| WIEDER KRAFT WDK-6000 | Приемлемый вариант для автомастерских. | 65273 руб. | Наличие тележки Питается от 220В Повышенная надежность Может сваривать в восьми разных режимах Микропроцессорное управление | Очень дорогой Отсутствует вентилятор, охлаждающий механизм Габаритный (60х50х95 см) |
Определения, особенности и схемы точечной и шовной сварки
Точечная контактная сварка
Точечная сварка — это вид контактной сварки, при котором сваривание деталей происходит по отдельным участкам касания несколькими точками с определённым шагом. На рисунке а) слева показана схема точечной сварки. Свариваемые детали (поз. 1) собираются внахлёст и помещаются между электродами, (поз 2) сварочной машины. Один из электродов приходит в движение и воздействует на деталь с усилием Fсв.
После некоторой выдержки, необходимой для обеспечения надёжного электрического контакта, на электроды подаётся электрический ток напряжением 5-6 В со вторичной обмотки сварочного трансформатора (поз. 3) или выпрямителя. Кратковременный мощный импульс сварочного тока, продолжительностью 0,01-0,1с, обеспечивает очень быстрый, почти мгновенный нагрев и образование зоны расплавления — жидкого ядра (поз. 4), общего для обеих деталей.
Нагрев сопровождается пластической деформацией металла при сварке и вокруг жидкого ядра образуется уплотняющий поясок (поз. 5), который предохраняет жидкий металл от разбрызгивания и взаимодействия с окружающей средой. Поэтому, специального слоя защиты, например, как при сварке в среде углекислого газа, или в среде аргона, не требуется.
После прекращения подачи тока жидкий металл быстро охлаждается и кристаллизуется, между деталями возникает прочная металлическая связь. Усилие с электродов снимают не сразу, а спустя некоторое время, что обеспечивает кристаллизацию под давлением — проковку и отсутствие дефектов в сварном шве (горячих и холодных трещин, усадочных раковин, остаточных напряжений). В ряде случаев силу воздействия на этой стадии процесса увеличивают в 2-3 раза, т.е., фактически, используется ковочное усилие.
Для увеличения производительности сварки на одной из деталей предварительно формируют выступ (поз. 6 на схеме б). Форма выступа полукруглая или трапецеидальная. Такой способ называют точечной рельефной сваркой. Выступ ограничивает начальную площадь контакта, благодаря чему появляется возможность повысить плотность тока в зоне контакта деталь-деталь, используя при этом электроды с большой площадью поверхности. В результате нагрева выступ постепенно деформируется и в конце процесса получается ядро, как при обычной точечной сварке. Можно вести сварку одновременно по нескольким выступам.
Если доступ электродов затруднён к одной из деталей, то целесообразно применить одностороннюю точечную сварку. Её схема показана на схеме в) рисунка слева. В этом случае собранные под сварку детали устанавливаются на медную подкладку (поз.7) и детали прижимаются к ней двумя электродами, расположенными со стороны одной из деталей.
Шовная (роликовая) контактная сварка
Шовной сваркой называют способ контактной сварки, при котором подведение тока и перемещение деталей происходит при помощи вращающихся дисковых электродов-роликов (поз.8 на схеме г), также распространено название роликовая сварка. Как и при точечной сварке, нагревание металла происходит при помощи кратковременных импульсов электрического тока, повторяющихся через равные промежутки времени. В результате образуется ряд точек. Если промежуток между импульсами достаточно мал, точки взаимно перекрываются, образуя герметичный сварной шов.
Различают непрерывную и шаговую контактную сварку. При непрерывной сварке ролики вращаются без остановок, а при шаговой сварке ролики останавливаются в момент прохождения импульса тока и проковки соединения, благодаря чему уменьшается износ роликов, остаточные напряжения и деформация при сварке и снижается склонность к образованию дефектов в сварном шве, прежде всего, горячих трещин и раковин.
В большинстве случаев, детали при шовной сварке собирают внахлёст, но, также используется сварка встык, которая обеспечивает большую прочность сварных соединений (схема д). При такой сварке часто используют накладки из фольги (поз. 9) для получения полного проплавления свариваемых деталей.
Пластическая деформация в зоне сварки
Пластическая деформация свариваемого металла — это одна из особенностей всех видов контактной сварки. На первом этапе происходит, в основном, деформация микронеровностей, степень которой в контакте деталей достигает до 70%. Эта деформация облегчается, если на этой стадии используются повышенные усилия обжатия или дополнительной воздействие электрическими импульсами для образования хорошего электрического контакта. При подаче тока происходит быстрый разогрев металла, его сопротивление пластическому деформированию уменьшается, а скорость микропластической деформации увеличивается и к моменту начала плавления металла, степень его деформации приближается к 100%.
С момента нагревания начинает развиваться объёмная пластическая деформация металла. Причиной её возникновения является внешнее (сварочное) усилие и внутренне, связанное с неравномерным температурным полем и несвободным тепловым расширением металла. Эти усилия становятся причиной неравномерного объёмного сжатия металла в зоне сварки.
На стадии остывания и кристаллизации возникает сокращение объёма металла и в зоне сварки формируются остаточные напряжения растяжения, которые могут привести к образованию холодных трещин в металле и снизить эксплуатационные характеристики конструкции.
Особенность деформации металла при охлаждении состоит в том, что быстрее всего объём металла сокращается вблизи оси, в результате чего снижается давление в центре и возникает возможность обратной деформации — от края соединения к его центру. Обратная деформация способствует снижению напряжений и склонности к формированию несплошностей, особенно при действии на этой стадии повышенных ковочных усилий.
По окончанию процесса сварки, на поверхности шва остаются вмятины, глубиной 10-15% от толщины свариваемого металла.
Считается, что одним из условий устойчивого процесса сварки (отсутствие выплеска металла) является определённая степень пластической деформации. Степень этой деформации возрастает при использовании повышенных сварочных усилий, применении мягких режимов, предварительного подогрева деталей и других технологических приёмов.
Наиболее сильная степень деформации появляется при рельефной сварке сразу после включения тока. В некоторых случаях течение металла вдоль поверхности деталей может обеспечить их прочное соединение и без расплавления в кольцевой зоне по периферии контакта (см. схему б на рисунке выше).
Пластическая деформация при контактной сварке не удаляет оксидные плёнки с поверхностей металла. Лишь на начальном этапе микропластическая деформация способствует разрушению этих плёнок. Окончательное же удаление их частей происходит в расплавленном металле под действием электродинамических сил.
Технологические возможности точечной и шовной контактной сварки
Точечная и шовная (роликовая) виды контактной сварки обладают широкими технологическими возможностями, так как позволяют соединять между собой почти все конструкционные материалы с большим диапазоном толщин.
На практике широко применяется контактная сварка меди и медных сплавов, сварка титана и магния, сварка алюминия, сварка никеля и никелевых сплавов, легированных сталей. Некоторые трудности возникают при сваривании тугоплавких металлов, например, молибдена и связаны они с низкой стойкостью электродов из-за высокой температуры на их рабочей поверхности.
Кроме того, возможна сварка металлов с антикоррозионным покрытием — оцинкованных, алитированных и никелированных сталей и даже металлы с неметаллическими изоляционными покрытиями, а также композиционные материалы. Но, соединяя все перечисленные разнородные материалы, следует учитывать, что точечная сварка допускается для сварки только однородных материалов или сплавов на одной основе, например сварку малоуглеродистой стали с коррозионностойкой. При сварке этим способом разнородных материалов, в частности, магния с алюминием, в сварном шве формируется большое количество интерметаллидов, и механические свойства соединения будут невысокими.
Диапазон свариваемых толщин составляет 20мкм — 30 мм для точечной сварки и 8-10 мм для шовной сварки. Чаще всего сваривают металлы одинаковой толщины, но возможна сварка деталей разной толщины, при этом, толщина одной из них может превосходить другую в 20 и более раз. Сварные соединения обладают весьма высокими показателями прочности. При этом прочность точек на отрыв в 2-4 раза меньше прочности на срез.
