Интернет журныл о промышленности в Украине
Конденсаторная сварка своими руками схема и описание
Опубликовано: 06.09.2018
Устройство, которые мы представим в этой статье носит название «конденсаторная сварка». Этой сваркой можно соединять очень мелкие или тонкие предметы и детали. 
Ее отличие от стандартной точечной сварки состоит в том, что нагрев места соединения деталей осуществляется за счет энергии разряда конденсаторов.
Куча электронных увлекательных штучек в этом китайском магазине .
Удобство этого вида конструкций в относительной простоте электрической схемы, которую можно собрать своими руками. Модель, представленная на видео, питается от сварочного трансформатора, переменный ток преобразуется выпрямителем. Напряжение составляет 70 вольт. Ток поступает на емкостное сопротивление, которое при необходимости можно заменить обычным сопротивлением, равным 10 кОм. После сопротивления ток поступает на конденсаторную батарею общей емкостью 30000 Мкф. Накопленный заряд на конденсаторах высвобождается через тиристор.
Конденсаторная точечная сварка. Собираем аппарат своими руками
Далее посмотрите, как работает точечная конденсаторная сварка.
После включения питания загорается лампочка, которая в данном случае играет роль индикатора напряжения. Когда лампочка перестает гореть, это означает, что конденсаторная батарея полностью заряжена. После этого сварочный аппарат готов к работе. Включение разряда осуществляется нажатием на кнопку, встроенной в держатель. Такая сварка позволяет приваривать не только тонкие пластинки, но и шпильки разного диаметра к металлическим поверхностям. Для этого предусмотрена возможность удержания шпильки в держателе.
Сварочный аппарат своими руками
Приветствую всех читателей сайта « Вольт-Индекс », иногда делая те или иные проекты на основы литиевых аккумуляторов, многие читатели часто критикуют, что литиевые батарейки нельзя паять. Это конечно так, но если паять очень быстро и не нагревать чрезмерно – можно. Входе этой статьи мы постараемся сделать аппарат для контактной сварки конденсаторного типа.
На самом деле в интернете очень много вариантов построения таких аппаратов, но мы остановимся на самом простом и безотказном. Это бестрансформаторная или ударная контактная сварка, чтобы потом не путаться хочу сказать, что трансформатор на нашей схеме.
Все же есть, он предназначен для зарядки конденсатора. Но есть сварочные аппараты, где емкость конденсатора разряжается на месте сварки не напрямую, а через разделительный трансформатор.
Такие аппараты называют трансформаторными.
В отличие от обычных аппаратов контактной сварки, у которых процесс происходит нагреванием двух металлов, конденсаторная сварка не нагревает деталь из-за очень кратковременного процесса сварки. Это особенно хорошо для пайки аккумуляторов.
В схеме S3 подключается на массу. В архиве на схеме, все исправлено.
Напряжение с сетевого трансформатора выпрямляется двухполупериодным выпрямлителем и заряжает электролитический конденсатор большой емкости. Целесообразно использовать батарею из параллельно соединенных конденсаторов одинакового напряжения и емкости.
Если честно, емкости могут отличаться, но важно чтобы конденсаторы имели одинаковое расчетное напряжение.
В момент сварки вся емкость конденсатора разряжается на определенной точке, к которой подключаются съемные контакты. Притом в качестве этих контактов иногда могут быть использованы сами детали, которые нужно сварить вместе.
Моментальный разряд емкости мощных конденсаторов вызывает огромный скачок тока, процесс очень кратковременный, но токи могут доходить до десятков тысяч ампер в зависимости от емкости и напряжения конденсаторной батареи. Кратковременный разряд такой емкости приводит к моментальному плавлению металла под электродами.
Давайте более подробно рассмотрим систему.
Напряжение было выбрано порядка 40 вольт. Такое напряжение полностью безопасно для человека, хотя все зависит от физиологии индивида. Для кого-то и 12 вольт максимум.
Но, во всяком случае, 40 вольт не смертельно. Поскольку аппарат планировался с питанием от сети нужно использовать понижающий трансформатор для зарядки конденсаторов.
В нашем случае был использован трансформатор, выдающий на вторичке около 30 вольт при токе в 1.5 ампера, что отлично подходит для наших целей.
После выпрямителей напряжение на конденсаторах будет порядка 40 вольт. Естественно из-за нестабилизированного источника это напряжение может отклоняться в ту или иную сторону в зависимости от напряжения в сети.
В принципе подойдет любой трансформатор мощностью свыше 50 ватт, которое обеспечивает на выходе нужное напряжение. От тока вторичной обмотки будет зависеть время зарядки конденсаторов.
Для ограничения тока заряда конденсатора использован 10 ваттный резистор проволочного типа с сопротивлением 10-15 Ом.
Если же не ограничивать ток заряда, то система будет потреблять колоссальные токи, в следствие чего может сгореть диодный мост.
В аппарате предусмотрен тиристорный замыкатель.
При нажатии слаботочной кнопки сработает мощный тиристор, который разрядит всю емкость конденсаторной батареи, то есть произойдет короткое замыкание. В нашем случает был взят тиристор Т 171-320.
Кратковременный ударный ток в нашей системе может доходить до 4 000 ампер.
Для того, чтобы этот «монстр» сработал нужно подать на управляющий электрод напряжение от 3.5 – 12 вольт. Указанное напряжение можно получить путем использования делителя напряжение на базе двух резисторов на 0.5 -1 ватт. Их подбором в средней точке нужно получить раннее указанное напряжение.
В качестве диодного выпрямителя был использован готовый мост на 10 Ампер, напряжение моста не менее 100 вольт, хотя такие мосты делают на 400 и более вольт. Мост в ходе работы не нагревается, но желательно посадить его на теплоотвод.
Цепочка из резистора, светодиода и стабилитрона представляет собой индикатор заряда конденсаторов и при достижении на них около 40 вольт светодиод загорается, что свидетельствует, о том, что аппарат готов к использованию.
Можно также использовать цифровой вольтметр.
При отсутствии стабилитронов на 40 вольт можно использовать несколько штук меньших номиналов.
Светодиод можно взять любой, а ограничительный резистор 0.25 ватт.
Конденсаторы были взяты с напряжением в 50 вольт — желательно на 63 либо 100 вольт. Общая емкость батареи составила 41 000 мкф.
Конечно можно увеличить емкость конденсатров лишь бы тиристор справился, а увеличение емкости даст возможность варить более крупные детали.
Конденсаторы были запаяны на общую плату, дорожки были дополнительно усилены. Также парралельно к конденсаторам был запаян 5 ваттный резистор на 1.5 кОм. Для разряда последних после выключения прибора. Также была предусмотрена кнопка для экстренного разряда емкости. Здесь принцип тот же – разряд через резистор только в этом случае он низкоомный.
Для запуска тиристора можно использовать абсолютно любой низковольную кнопку.
В первичной цепи трансформатора можно внедрить простой диммер. Это позволит регулировать напряжение на конденсаторах и выбрать оптимальное напряжение для сварки деталей из определенных металлов.
Members
244 сообщений
Город: Кишинев
Имя: Владимир
Контактная сварка — DIY конденсаторная
Народ, привет!
Назрела проблема ремонтировать аккумуляторные сборки (NiMh, LiIon etc), а следовательно нужен аппарат точечной сварки. Паять буду тонкой никелевой лентой. Вникнув немного в тему, определили для себя, что с этой задачей хорошо будет справляться самодельный конденсаторный аппарат.За основу буду брать буржуйскую конструкцию:
Оригинальная конструкцияУ буржуинов получается очень хорошо.
Как накопитель энергии возьму т.н. «автомобильный9quot; силовой аудио конденсатор на 1-2 Фарада, 24В. Эти конденсаторы довольны распространены, стоят около 70 долларов даже в нашем молдавском захолустье. С учетом местных цен один такой конденсатор брать дешевле, чем набирать батарею + компактнее + стильный корпус с вольтметром и подсветкой.
Блок питания — 24В 5А от ноутбука, благо он имеет второй выход USB На 5В. Тиристор — на 100А (есть в наличии симистор ТС171-250-8-3 на 250А, но, по моему, лучше брать именно тиристор, т.к. односторонняя проводимость уменьшит длительность импульса (с симистором будет образоваться колебательный контур — проверено на практике, когда делал подобие Гаусс-пушки).
Микросхема контроллера тоже есть в наличии, LM22678, получал как образцы.
Что хочется поменять во второй конструкции — иметь возможность устанавливать длительность импульса. Благо один вывод контроллера свободен, значит можно поменять его на PIC12F675 — совместим по выводам + есть АЦП, программу переписать не проблема. На свободный вывод садим линейный потенциометр + шкалу к нему.
Вообще-то у меня есть и личная разработка программируемого таймера на PI16F628 и ЖКИ экране, в свое время делал для устройства экспозиции УФ-светом печатных плат. Может возьму и ее за основу, т.к. ЖКИ экран более информативен + можно точно задавать форму и длительность импульса.
Буду постепенно выкладывать результаты.
Кто желает изучать тему по второй ссылке — будьте внимательны . в лучших традициях открытых разработок заложены несколько ошибок в разводке платы (не проведена дорожка к 4-й ноге контроллера зарядки) и в программе — разные имена процедур в теле программы DLY_xxx против Dly_xxx, ассемблер будет ругаться на необьявленные переменные).
Не верю, что так и было, автор специально поставил, чтоб народ хоть немного думал !Прикрепленные изображения
Сообщение отредактировал kreitzz: 12 December 2010 — 14:11
Members
2339 сообщений
Контактная сварка — DIY конденсаторная
Лет 15 назад делал такую сварку, т.е. именно для сварки (соединения) аккумуляторов таких. За основу брал схемку из Радио (именно та, где держак выполнен в виде пистолета). Немного переработал, и на базе ее собрал три варианта. В том числе и конденсаторный. Кондер использовал какой-то обычный. О фарадных емкостях тогда можно было только мечтать. Схемки реализовывал на коленке, очень срочно нужно было. Что интересно, все работали неплохо. Ленточка соединительная отрывалась от тела аккумуляторов с дырками, т.е. ее куски оставались на местах сварки, что говорило о неплохом качестве сварки. На сколько помню, не все типы тиристоров хорошо работали, симисторы тоже не хотели (кажется). Держаки делал с прямой рукояткой, ставил вертикально, кнопка пуск монтировалась на вершине рукоятки (микрик обычный), удобно. Выбирая усилие прижима опытным путем быстро находил оптимальный вариант. Схемы были простыми, без контроллеров.
ВВ.#5 kreitzz
kreitzz Отправлено 16 December 2010 — 02:23
16 December 2010 — 02:23
Members
2339 сообщений
Контактная сварка — DIY конденсаторная
А контроллер, по моему, прилада необходимая, если он способен запоминать режимы сварки. У меня свариваться изделия начинали не сразу, приходилось руку набивать, хоть и не долго. Потом, ведь контроллер может взять на себя функцию формирования кривой импульса. Это оченно пользительный момент создать правильную кривую. Это из описаний процессов контактной точечной сварки.
ВВ.#8 georgnsk
georgnsk Отправлено 16 December 2010 — 09:52
16 December 2010 — 09:52
Members
2126 сообщений
Город: Новосибирск
Имя: Юра
Контактная сварка — DIY конденсаторная
При применении тиристора в качестве ключа, у вас есть только два параметра, первый — напряжение на на кондере, второй — сила прижима электрода(т.е. что-то похожее на сопротивление контакта). Применять контроллер вроде нет смысла.
#9 kreitzz
kreitzz Отправлено 16 December 2010 — 10:34
40TPS12 подойдет вместо 70TPS12?
Вообще не очень понял как подобрать для этой схемы тиристоры. Судя по всему используется характеристика измеряемая в А^2*T, но как искать я так и не понял.
Или BTA40 взять? Или Т171-250-9?
Я насколько понимаю, на пригодность схемы влияет не только мощность тиристора, но в первую очередь быстродействие. Если можете посоветуйте несколько аналогов подходящих тиристров.
Раскрыть ветвь 3
Ищите параметр «ударный ток» или «I tsm», пользуйтесь калькулятором, например для нашей схемы нужен тиристор, который способен выдержать 2000 А. 2 тиристора 70TPS12 выдержат 2200 ампер. Если же брать 40TPS12, то у них 500А и их нужно будет 4 шт. минимум, а лучше 5.
ESR каждого конденсатора принимается за 0,1 (по таблице на просторах интернета, лучше конечно измерить, но прибора нет под рукой) в итоге 6 параллельных конденсаторов будут иметь ESR 0,01667 Ом, это значение нужно подставить в формулу закона Ома 32/0,016=2000А
Раскрыть ветвь 2
У меня в магазине из мощных тиристров только Т171-250-9 и 40TPS12. У Т171-250-9 ударный ток 6000, но di/dt в два раза меньше чем у 40TPS12, т.е. 80 против 150. Что лучше будет сборка из 40TPS12 или один Т171-250-9?
Раскрыть ветвь 1
я бы взял Т171-250-9, di/dt — 80 а/мкс, а постоянная времени для 60000х32 — почти 1мс. то есть 1000 мкс. и если разделить 2000А на 80 а/мкс, то получим 25 мкс. а это значительно меньше 1000 мкс
Конденсаторная сварка является методом сварки с запасенной энергией. Энергетические заряды будут накапливаться в конденсаторах в процессе зарядки от выпрямителя, после чего трансформироваться в теплоту. Она будет образовываться в процессе протекания тока между свариваемыми деталями. Именно поэтому конденсаторная сварка также называется контактной.
Электрическая схема точечной микросварки.
Элементы, которые будут необходимы:
устройство для сварки; электрод; трансформатор; проволока; конденсатор.Отличие точечного метода сварки от других существующих
Конденсаторная сварка с разрядом конденсатора через первичную обмотку трансформатора: а—схема процесса; б—диаграмма тока.
Основным отличием подобного метода соединения является экологичность. Стандартное устройство конденсаторной сварки работает на высоких токах, благодаря чему есть возможность получить шов отменного качества при небольшом расходе электроэнергии.
Конденсаторный метод сварки, как и приспособления для него, используется чаще всего в случаях, когда необходимо выполнить микросварку или соединить заготовки больших сечений и толщин. Точечная сварка своими руками заключается в следующем:
В конденсаторах накапливается энергия в необходимом количестве. Заряды превращаются в тепло, которое используется для сварки.Следует знать, что точечная сварка является экологичной, так как она практически не оказывает влияния на окружающую среду. Используемые устройства не нуждаются в жидкости для охлаждения, так как из них не выделяется тепло. Подобное значительное преимущество дает возможность увеличить цикл жизни всего устройства для получения неразъемных соединений.
Вместо типичных цилиндров в конструкциях используются специальные сервоприводы, в связи с чем отсутствует необходимость в пневмоподключении. Встраиваемые компоненты позволяют скопить сварочное усилие довольно быстро и эффективно. Электроды при этом будут действовать на основание деликатно.
Конденсаторная сварка имеет следующие преимущества:
возможность производить сварку на высокой скорости; точность соединения элементов; высокий уровень экологичности; надежность соединения; долговечность сварочных устройств.
Схема конденсаторной сварки.
За счет высокой скорости точечная сварка не будет деформировать и расплавлять металл. Устройства действуют на различные обрабатываемые заготовки щадящим образом. Отличные показатели качества можно получить при контактном или ударном способе соединения заготовок. Например, ударно-конденсаторный метод лучше всего использовать для соединения цветных металлов и сплавов на их основе. В итоге шов получится эстетичным, надежным, а процесс получения неразъемных соединений займет небольшое количество времени.
Конденсаторная сварка достаточно часто используется в промышленных условиях благодаря сочетанию эксплуатационных характеристик. Образуется технологическое явление, в процессе которого нераздельный контакт заготовок из металла производится ввиду выделения тепла. При этом из места сварки путем усилия сжатия устранятся грязь, оксидные пленки, различные включения и выпуклости. В результате появятся соединения между атомами соединяемых покрытий.
Заряды энергии будут аккумулироваться при зарядке от генератора или выпрямителя. Производить регулировку энергии можно с помощью изменения напряжения и емкости зарядки.
Существующие разновидности точечной сварки
Конструкция трансформаторов для точечной сварки.
Иногда используется соединение без трансформаторов. Конденсаторы в данном случае будут разряжать энергию на соединяемое основание. Допускаются следующие схемы зарядки:
1000 мкФ устройства будут аккумулировать энергию на напряжение до 1000 В путем повышающего трансформатора, при этом время сварки составит 0,005 с. Ток сварки находится в промежутке от 10 до 100 А. Подобный способ опасен для человека в связи с высоким напряжением. 40000-400000 мкФ устройства будут аккумулировать энергию на напряжение до 60 В путем понижающего трансформатора. Время сварки может достигать 0,6 с. при этом ток сварки находится в промежутке от 1000 до 2000 А.В других случаях используется сварка с использованием трансформаторов. В данном случае конденсатор будет разряжать заряд энергии на первичную обмотку устройства трансформатора.
Виды контактной сварки: а – стыковая; б – точечная; в – роликовая; 1 – сварочный шов; 2 – электрод; 3 – свариваемые детали; 4 – подвижная плита с перемещаемой деталью; 5 – сварочный трансформатор; 6 – неподвижная плита.
Соединяемые детали при этом размещаются в контуре сварки, который соединяется со вторичной обмоткой трансформатора. Данный способ соединения используется в качестве микросварки со следующими параметрами:
напряжение зарядки – 1000 В; время сварки – 0,001 с.; ток сварки – 6000 А; емкость конденсаторных устройств – 1000 мкФ.Конденсатор будет аккумулировать энергию до конкретного количества при левом размещении рычага. При правом выполняется разряд тепловых обменников на первичную обмотку трансформаторной конструкции. Конденсаторный метод соединения во вторичной обмотке индуктируется электродвижущей силой. Данная сила обусловливает силу тока в цепочке сварки.
Сварка цветных металлов точечной сваркой
Цветные металлы контрастируют с обыкновенной сталью. В данном случае могут использоваться различные методы тепловой обработки. Все будет зависеть от вида соединяемого металла. Сварка подобных металлов имеет следующие особенности:
температура плавления; плотность; сродство к газам атмосферы; механические показатели при низких и высоких температурах.
Сварочные горелки для точечной сварки.
По совокупности данных можно выделить металлы:
тяжелые цветные; активные и тугоплавкие; легкие.Из первой группы можно плавить металлы точечной сваркой без особых трудностей. Для проводов из меди в большинстве случаев применяются механизированные устройства. Они способны обеспечить соединение высокого качества и сохранять исходные размеры заготовок.
Для обработки металлов двух остальных групп понадобятся устройства с высокой концентрацией энергии. Сварка своими руками заготовок из данных групп выполняется крайне редко, так как в данном случае могут образовываться летучие вредные соединения.
Технология конденсаторной сварки
Процесс соединения заготовок точечным способом состоит из нескольких этапов. Прежде всего, соединяемые заготовки понадобится совместить в необходимом положении, поместить между электродами устройства для сварки, после чего прижать друг к другу. После этого их понадобится нагреть до состояния пластичности и подвергнуть последующей пластической деформации. В условиях промышленности в процессе использования автоматических конструкций частота сварки достигает 600 точек/мин. Чтобы можно было произвести качественную конденсаторную сварку своими руками, понадобится поддерживать одинаковую скорость перемещения всех электродов. Обязательно надо обеспечить необходимую величину давления и полный контакт свариваемых заготовок.
Заготовки будут нагреваться за счет прохождения тока сварки в виде кратковременного импульса. Длительность импульса зависит от условий сварки и может составлять от 0,01 до 0,1 с. Данным импульсом обеспечится расплавление элемента в зоне действия электродов и образуется общее жидкое ядро двух заготовок. Диаметр ядра может составлять от 4 до 12 мм. После того как прекратит действовать импульс тока, заготовки некоторое время под давлением будут удерживаться, чтобы образованное ядро могло остыть и кристаллизоваться.
Продолжительность нагрева и сила давления
Продолжительность нагрева или прохождения тока сварки может изменяться, она зависит от условий сварки и мощности используемой конструкции. В случае соединения элементов из сталей, которые склонны к закалке и образованию трещинок, понадобится увеличить продолжительность нагрева. Это делается для того, чтобы была возможность замедлить дальнейшее охлаждение металла. Сварку заготовок из нержавеющей стали понадобится производить с минимальной продолжительностью нагрева. Это нужно для того, чтобы была возможность предотвратить опасность нагрева наружного основания точки соединения до температуры превращений структуры. Следует знать, что в результате могут быть нарушены высокие антикоррозийные свойства внешних слоев металла.
Сила давления между электродами должна обеспечить надежное соединение заготовок в месте сварки. Она зависит от вида соединяемого металла и толщины свариваемых заготовок. Давление после нагрева имеет важное значение, так как его величина будет обеспечивать мелкозернистую структуру металла в месте соединения, при этом прочность точки соединения будет равна прочности базового металла.
Особенности выбора и использования электродов
Положение электрода при сварке.
Факторы, от которых зависит качество сварки:
Качество сварки будет зависеть от правильного выбора диаметра электрода из меди. Диаметр точки соединения обязательно должен превышать толщину тонкого элемента соединения сварки в несколько раз. Прижимом заготовок в момент прохождения импульса сварки может обеспечиться появление пояска для уплотнения возле расплавленного ядра. Благодаря этому не понадобятся какие-либо дополнительные меры защиты места соединения. Чтобы была возможность улучшить кристаллизацию расплавленной заготовки, электроды понадобится разжать с небольшой задержкой после прохождения импульса сварки. Чтобы можно было получить качественный и надежный шов сварки, соединяемые основания понадобится первым делом подготовить. В данном случае имеется в виду очистка элементов от ржавчины. Расстояние между точками соединения должно обеспечить уменьшение шунтирования тока через ближние точки. К примеру, для соединения двух заготовок толщиной в 2-5 мм расстояние между точками соединения будет изменяться от 15 до 50 мм.Электроды, которые используются для конденсаторной сварки, должны обеспечить прочность в интервале рабочих температур, высокую электро- и теплопроводность, а также легкость их обработки. Подобным требованиям соответствуют некоторые бронзы, которые включат в себя кобальт и кадмий. Подходят и сплавы меди с содержанием хрома. Следует знать, что по показателям тепло- и электропроводности медь существенно превосходит бронзу и сплавы, но данный металл во много раз хуже по показателям износостойкости. Поэтому лучше всего подходит для подобных целей сплав типа ЭВ, который являет собой практически чистую медь с добавлением хрома и цинка.
Чтобы уменьшить износ электродов, в процессе использования нужно интенсивно охлаждать их водой.
Как своими руками сделать устройство для сварки точечным способом?
Схема шовной сварки.
Устройство для сварки проволоки из меди можно с легкостью собрать самому. Для этого следует приобрести трансформатор мощностью 450 Вт. Трансформатор нужен стандартного типа, с первичной медной обмоткой толщиной в 0,75х2 мм и вторичной обмоткой силовым кабелем из алюминия 6 мм. В данном случае понадобится и угольный электрод.
Устройство для сварки проводов из меди работает на переменном токе от 35 до 40 А. Высшая точка напряжения составляет 15 В. В качестве держателя электрода можно использовать несколько зажимов. Проводником для изготавливаемого устройства может служить угольный электрод, который изготавливается из щетки троллейбусного контакта.
Если аккуратно эксплуатировать данное приспособление, то оно может прослужить несколько лет. Нужно следить за контактами, а также за тем, чтобы не разряжался аккумулятор. Схема сварки проводов из меди не подразумевает применение устройств с высокими ресурсами. Самодельное приспособление способно отлично справиться со значительными объемами работы.
Следует заметить: сварочные работы в данном случае можно автоматизировать, что является существенным преимуществом.
Конденсаторная сварка является сложным процессом, поэтому необходимо знать все нюансы.