Как делается конденсаторная сварка своими руками

Зачастую возникает задача выполнить точечное соединение не труб и профилей, а лишь небольшой, но значимый элемент. Реализовать это можно с помощью конденсаторной сварки своими руками.

Схема точечной микросварки.

Контактная сварка — распространённый способ соединения металлов, особенно цветных. Многим интересно научиться выполнять её дома. Конденсаторная сварка своими руками реально осуществима и доступна.

Разновидности конденсаторной сварки

Конденсаторная сварка с разрядом конденсатора через первичную обмотку трансформатора: а—этап процесса; б—токовая диаграмма.

Конденсаторная сварка — это вид сварки, при котором расплавление металла происходит за счёт запасённой электрической энергии в конденсаторах. По способу проведения конденсаторную сварку делят на контактную, ударную и точечную.

Контактная сварка подразумевает, что конденсатор разряжается на предварительно прижатые друг к другу две заготовки. В месте контакта образуется дуга, которая расплавляет и соединяет заготовки на небольшом участке их контакта. Сварочный ток в зоне дуги достигает 15 кА при времени воздействия до 3 мс. При ударной сварке контакт между заготовками, на который подан разряд, осуществляется кратковременным ударом. Время действия дуги при этом не превышает 1,5 мс, что ещё больше сужает зону сварки.

При точечной сварке разряд подаётся на два медных электрода, которые в точках касаются поверхности металлов с двух сторон. Дуга образуется между электродами в течение 0,01–0,1 с в зависимости от настройки. Сила сварочного тока может достигать 10 кА. Сварка металлов происходит почти в точке.

Схема конденсаторной сварки.

По виду формируемого разряда конденсаторная сварка делится на бестрансформаторную и трансформаторную сварку. При первом виде разряд с конденсаторов поступает непосредственно на поверхность металла. Такая сварка может осуществляться высоковольтным разрядом (напряжение до 1 кВ) с током до 100 А в течение 0,005 с или низковольтным разрядом (напряжение до 60 В) с током 1–2 кА в течение до 0,6 с.

Трансформаторный вид конденсаторной сварки предполагает, что разряд с конденсатора идёт на обмотку трансформатора, а с его вторичной обмотки поступает в зону сварки. Такой вариант расширяет возможности регулирования процесса. Напряжение разряда достигает 1 кВ, во вторичной обмотке ток сварки может достигать до 6 кА, который подается в течение до 0,001 с.

Принцип точечной сварки

Конструкция трансформаторов для точечной сварки.

Наиболее распространённым в бытовых условиях типом конденсаторной сварки является точечная сварка трансформаторного типа. Суть метода: свариваемые заготовки, совмещённые в нужном положении, зажимают между двумя электродами, на которые подаётся кратковременный сварочный ток большой мощности. Дуга между электродами расплавляет металл заготовок в зоне диаметром 4–12 мм, что приводит к их соединению.

Действие сварочного импульса длится 0,01–0,1 с, что обеспечивает образование общего ядра расплавленного металла для обоих материалов. После прекращения импульса на заготовки продолжает действовать сдавливающая нагрузка, формируя единый сварной шов. Ограничение зоны расплавления достигается тем, что металлы соприкасаются в момент подачи импульса, обеспечивая теплоотвод.

Сварочный ток (импульс) подаётся на электроды со вторичной обмотки, где обеспечивается большой ток при низком напряжении. На первичную обмотку поступает импульс, возникающий при разряде конденсатора (или блока конденсаторов). В самом конденсаторе заряд накапливается между подачами импульсов на электроды, то есть зарядка конденсатора идёт во время перемещения электродов к новой точке сварки.

Область применения такой сварки обширна по материалам. Особенно хорошие результаты достигаются при сварке цветных металлов, включая медь и алюминий.

По толщине свариваемых листов существуют ограничения — до 1,5 мм. Зато точечная сварка отлично зарекомендовала себя при присоединении тонких полос проволоки к любому массивному элементу. При этом соединяемые материалы могут быть различного типа.

Требования к конденсаторной сварке

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.

Чтобы конденсаторная точечная сварка своими руками была качественной, необходимо выполнить ряд условий. Должна обеспечиваться подача кратковременного импульса длительностью до 0,1 с и последующее накопление энергии от сети для нового импульса в очень короткий срок.

Давление электродами на свариваемые детали в момент подачи импульса должно обеспечивать надёжный контакт. Разжимать электрод следует с задержкой, чтобы расплав успел застыть под давлением, что улучшает кристаллизацию металла в сварном шве.

В качестве электродов чаще всего применяют медные. Диаметр точки в месте контакта должен превосходить толщину самой тонкой заготовки в 2–3 раза.

Поверхность свариваемых заготовок перед сваркой должна быть тщательно очищена, чтобы оксидные плёнки и ржавчина не создавали значительное сопротивление току.

Конденсаторная точечная сварка своими руками возможна лишь при условии сборки устройства, состоящего как минимум из двух блоков: источника сварочного импульса и сварочного узла. Также необходимо предусмотреть регулирование режима сварки и защиту.

Простая конструкция для точечной сварки

Сварочные горелки для точечной сварки.

При сваривании тонких листов (до 0,5 мм) или при присоединении тонких элементов к деталям можно применить упрощённую конструкцию сварочного аппарата. Импульс подаётся через трансформатор. Один конец вторичной обмотки напрямую соединён с массивной деталью, к которой приваривается тонкая деталь, а второй — к электроду. То есть предусматривается использование лишь одного верхнего электрода. Прижим его к тонкой детали выполняется вручную. Для фиксации электрода можно применить стандартные зажимные клеммы для автомобильного аккумулятора (крокодил).

При сборке простого источника сварного тока (импульса) применяют следующую схему. Первичная обмотка трансформатора, питающего сварочный блок, подключается к электросети, одним концом через диагональ выпрямительного моста. На другую диагональ моста подаётся сигнал с тиристора, управление которым осуществляется при помощи пусковой кнопки.

Положение электрода при сварке.

Сварочный импульс накапливается в конденсаторе, который расположен в цепи тиристора и подключён к диагонали моста с выходом на первичную обмотку трансформатора. Зарядка конденсатора выполняется от вспомогательной цепи, включающей входной трансформатор и мост выпрямления.

Работает источник так: пока сварочный трансформатор отключён, идёт зарядка конденсатора от вспомогательной сети. При нажатии пусковой кнопки (включении сварочного трансформатора) конденсатор отсоединяется от вспомогательной сети и разряжается на первичную обмотку трансформатора через резистор. Разряд конденсатора идёт через управляющий тиристор. Время разряда настраивается регулятором. При отпускании кнопки цепь разряда разрывается, запускается цикл зарядки конденсатора.

Источником импульса служит конденсатор ёмкостью 1000 мкФ или 2000 мкФ на напряжение до 25 В. Важнейшим элементом схемы является трансформатор. Его можно изготовить на основе сердечника Ш-40 толщиной 70 мм. Первичная обмотка — провод ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм, приблизительно 300 витков. Вторичная обмотка — 10 витков, выполнена из медной ленты сечением 20 мм². Управление можно осуществлять тиристором ПТЛ-50 или КУ202. В качестве входного трансформатора подойдёт любой мощностью 10 Вт, вторичная обмотка 15 В. При применении рекомендованного источника можно получить импульс тока до 500 А длительностью до 0,1 с.

Аппарат с повышенной мощностью

Схема шовной сварки.

Чтобы увеличить мощность сварочного источника тока, рекомендуется изменить конструкцию так, чтобы она позволяла сваривать листы до 1 мм и проволоку до 5 мм. Управление осуществляется бесконтактным пускателем МТТ4К на ток 80 А и обратное напряжение до 800 В. В управляющий модуль включены два параллельно соединённых тиристора, два диода и резистор. Время задерживается реле времени, которое встроено в схему входного трансформатора.

Энергия накапливается в электролитических конденсаторах, собранных в батарею параллельным способом. Обычно 6 конденсаторов: два по 47 мкФ, два по 100 мкФ, два по 470 мкФ, напряжение не менее 50 В. В качестве реле времени применяют герконовые РЭС42, РЭС43 на напряжение до 20 В.

Схема рельефной сварки.

Первичная обмотка сварочного трансформатора выполняется из провода диаметром 1,5 мм, а вторичная — из медной шины или провода сечением не менее 60 кв.мм. Количество витков во вторичной обмотке — 4–7. При таком построении обеспечивается ток в зоне сварки до 1500 А.

Работает аппарат следующим образом. При нажатии пусковой кнопки срабатывает реле, которое через управляющие контакты тиристоров включает сварочный трансформатор. После разрядки конденсаторов реле отключается. Точное регулирование длительности импульса достигается переменным резистором.

В связи с повышением мощности сварочный блок следует сделать более надёжным. В нём применяются два медных электрода. Часто в качестве электродов используются сварочные клещи, способные давить до 20 кг/см². Диаметр контактных площадок выбирают минимальный.

Конструкции контактного блока

Сварочный блок представляет собой контактный узел — устройство для крепления и перемещения электродов. Самая простая схема — ручное удержание и сжатие. Более надёжна система с стационарным нижним электродом и подвижным верхним. В этом варианте на любой основе закрепляют медный пруток небольшой длины (10–20 мм) диаметром не менее 8 мм. Верхний срез электрода закруглён. Верхний электрод, изготовленный из такого же прутка, крепят на площадке, которая может свободно перемещаться вверх или откидываться. Предусмотрены регулировочные винты, позволяющие создать дополнительное давление после контакта верхнего электрода с поверхностью заготовки. Основание блока и верхняя платформа должны быть надёжно изолированы друг от друга до контакта электродов.

Проведение конденсаторной точечной сварки

Весь процесс конденсаторной точечной сварки своими руками можно разделить на несколько этапов. Сначала выполняют подготовку поверхности свариваемых заготовок. Затем заготовки совмещают в нужном порядке, размещают между электродами и сдавливают их. С помощью пусковой кнопки подают сварочный импульс. Через 1–2 минуты после окончания импульса электроды раздвигают. Готовую деталь снимают и перемещают в другое место.

Промежуток между точками сварки зависит от толщины заготовки и обычно колеблется в интервале 15–60 мм.

Процесс сварки повторяют.

Чтобы выполнить точечную сварку своими руками, потребуется следующий дополнительный инструмент:

• тиски;
• ножовка;
• болгарка;
• круг наждачный;
• напильник;
• плоскогубцы;
• отвертка;
• ключи гаечные;
• шкурка наждачная;
• нож;
• tester;
• молоток;
• зубило;
• штангенциркуль.

Конденсаторная сварка своими руками помогает соединять тонкие листы любого металла или приваривать небольшие детали к любой металлической конструкции. Этот метод прост и доступен.

Видео: Конденсаторная сварка своими руками, мысли по поводу управления силовыми транзисторами.