Точечная сварка своими руками

О процедуре сварки слышали даже дети. Однако не все знают, что существует много разновидностей сварочных процессов с применением различных энергоносителей, без которых невозможно обойтись. Существует один вид сварки, используемый чаще всего домашними мастерами – точечная сварка. Качество сварочного соединения будет зависеть от приобретенного опыта, который в основном состоит в выдерживании необходимой длительности токового импульса на основе визуального наблюдения за сварной точкой.

Содержание:

1. Процедура точечной сварки
2. Режимы точечной сварки
3. Требования к электродам
4. Самодельный сварочный аппарат
   • Схемы сборки аппарата
   • Основной агрегат
   • Конструкция электродов
   • Органы управления
      

Процедура точечной сварки

Точечную сварку используют в промышленности и домашних условиях. В промышленности точечная сварка применяется при сваривании листовых заготовок из стали разных марок, цветных сплавов и металлов различных толщин, профильных заготовок (швеллеров, двутавров, уголков) и пересекающихся стержней. В быту самодельная точечная сварка незаменима при ремонте бытовой техники, разнообразных работах с кабелем, алюминием или починкой кухонной утвари.

Процесс точечной сварки состоит из нескольких этапов. В нужном положении совмещаются соединяемые детали, помещаются между электродами и прижимаются между собой. После этого детали нагревают до состояния пластичности и подвергают пластическому деформированию.

При применении автоматического оборудования в промышленных условиях частота сварки нередко достигает 600 точек в минуту. Для качественной точечной сварки в домашних условиях рекомендуется поддерживать на неизменном уровне скорость перемещения электродов и обеспечивать определенную величину давления и контакт соединяемых деталей.

Детали нагреваются благодаря прохождению сварочного тока в качестве кратковременного импульса, что отличается длительностью около - 0,01- 0,1 секунд, зависимо от условий сварки. Подобные импульсы отвечают за расплавление металла в области действия электродов и формирование общего жидкого ядра деталей, диаметр которого составляет 4 - 12 миллиметров.

После того, как импульс тока детали прекратит действие, детали будут удерживаться в течение некоторого времени, чтобы расплавленное ядро смогло остыть и кристаллизоваться. Как и любые технологические процессы, технология точечной сварки характеризуется достоинствами и недостатками.

К её преимуществам относят механическую прочность точечных швов и высокую экономичность, а также возможность автоматизации сварочной работы. Значительным недостатком служит невозможность обеспечения герметичности сварочного шва.

Режимы точечной сварки

Продолжительность нагрева изменяется от тысячных долей до нескольких десятков секунд и зависит от мощности аппарата и условий сварки. При сварке изделий из сталей, которые склонны к закалке и образованию трещин, к примеру, углеродистой стали, рекомендуется увеличить время нагрева, чтобы замедлить последующее охлаждение металла.

Сварку изделий из нержавеющих аустенитных сталей рекомендуется выполнять наоборот, с небольшой продолжительностью нагрева. Это принято делать для предотвращения риска нагрева наружной поверхности точек соединения до определенных температур структурных превращений, что влечет за собой нарушение антикоррозионных свойств наружного слоя металла.

Определенное давление между электродами обеспечивает надежный контакт деталей в местах соединения. Значение давления зависит от разновидности свариваемого металла и толщины деталей, что соединяются. Уровень давления после нагрева имеет большое значение, потому что его величина отвечает за обеспечение мелкозернистой структуры металла в месте сварки, а прочность точек соединения становится идентичной прочности базового металла.

С помощью прижима деталей во время прохождения сварочного импульса можно обеспечить формирование около расплавленного ядра уплотняющего пояска, который препятствует выплеску расплавленного материала из области сварки. Чтобы улучшить кристаллизацию расплавленного металла, рекомендуется разжимать электроды с небольшой задержкой после того, как прошел сварочный импульс.

Требования к электродам

Электроды, которые применяются для точечной сварки своими руками, должны гарантировать прочность в интервале рабочей температуры, высокую тепло- и электрическую проводность, а также легкость процесса механической обработки.

Соответствуют подобным требованиям специальные бронзы с включением кадмия или кобальта, холоднокатаная электролитическая медь, сплавы меди с содержанием хрома и сплавы на вольфрамовой основе.

Медь по значениям электрической и теплопроводности существенно превосходит бронзу и её сплавы, но по показателю износостойкости хуже в 5 — 7 раз. Поэтому для изготовления электродов самым лучшим сплавом выступает сплав вида ЭВ, который из себя представляет практически чистую медь, в составе которой присутствует около 0,7% хрома и близко 0,4% цинка.

Для уменьшения износа электродов, которые применяются при точечной сварке, рекомендуется практиковать их интенсивное охлаждение водой. Качество ручной точечной сварки зависит от выбора диаметра электродов. Диаметр точек соединения должен в 2-3 раза превышать толщину наиболее тонкого элемента соединения.

Самодельный сварочный аппарат

Для точечной сварки в домашних условиях необходимо изготовить специальный аппарат. Самодельные сварочники обладают самой разной конфигурацией — от небольших переносных моделей до достаточно габаритных аппаратов точечной сварки. В домашних условиях обычно принято использовать настольные версии, применяемые для сварки цветных и черных металлов.

Схемы сборки аппарата

Основная масса схем сборки аппарата – небольшие схемы точечной сварки, которые содержат минимальное количество нужных деталей. Правда, изготовленные таким способом аппараты не отличаются высокой мощностью, но два листа железа, толщина которых 0,2 миллиметра, или металлических провода, они смогут сварить.

Перед изготовлением аппарата для точечной сварки необходимо вспомнить закон Ленца-Джоуля: когда электрический ток проходит по проводнику, количество тепла, что выделяется в проводнике, является прямо пропорциональным сопротивлению проводника, квадрату тока и времени, на протяжении которого ток протекал по проводнику. Это значит, что если ток составлял 1000 Ампер, на плохо выполненном соединении и тонких проводах будет теряться больше энергии приблизительно в 10000 раз, чем при электрическом токе 10 Ампер. Поэтому качеством электрической цепи пренебрегать нельзя.

Основой всей работы подобного аппарата является создание электрического импульса, проваривающего 2 части металлической детали. Для этого вам понадобится небольшой трансформатор, подсоедините к его нижней обмотке свариваемую деталь, а к вторичной - электрод.

Нельзя соединять трансформатор с питанием напрямую, для этого применяется специальный выпрямительный мост с тиристором. Для создания необходимого импульса в аппарат нужно дополнительно установить ещё один источник, состоящий из еще одного выпрямительного моста и трансформатора. Электрический ток будет собираться в конденсаторе, который и служит сборником и создателем импульса.

Чтобы сработал самодельный аппарат точечной сварки, нажмите на рукоятке пистолета кнопку «импульса», которая отвечает за открытие цепи конденсатора-резистора, что спровоцирует их разряжение через электрод. Посмотрите видео о точечной сварке, чтобы понять, как это делается правильно.

Тиристор в этой цепи будет выступать в качестве катода, замыкающего выпрямительный мост трансформатора №1. Пока конденсатор не разрядится полностью, тиристор находится в открытом состоянии. После этого отпустите кнопку «импульс» отпустить, и конденсатор зарядится заново. И все будет повторяться по этой же схеме.

Если нужен более мощный аппарат точечной сварки, то вы сможете его изготовить своими руками с помощью все тех же деталей и узлов: тиристора полупроводникового, трансформатора сварочного и реле времени. Правда, понадобится для этого более мощный трансформатор. А определенные узлы должны иметь совершенно другие технические характеристики.

Основной агрегат

Самым простым в изготовлении является сварочный аппарат переменного тока с нерегулируемым показателем силы тока. Управление рабочим процессом осуществляется с помощью изменения длительности электрического импульса - с применением реле времени или с помощью выключателя вручную.

Основной составляющей частью любого оборудования для точечной сварки является силовой трансформатор, который обладает большим коэффициентом трансформации, помогающим обеспечить большой сварочный ток. Лучше всего для этого воспользоваться прибором серийного производства, к примеру, ОСМ — 1.

Оставьте первичную обмотку трансформатора без изменения, помните, что она должна содержать не менее 200 витков. Замените вторичную обмотку на более мощную, рекомендуется использовать провод ПВ З — 50 или ПЭВ 2/1,9.

Также подобный трансформатор вы сможете сделать из трансформатора от микроволновой печки. Такие трансформаторы характеризуются большой мощностью и доступностью. К тому же цена точечной сварки получится низкой. Одного трансформатора от микроволновки хватит для самодельного аппарата точеной сварки, что будет сваривать исключительно стальные листы, толщина которых составляет 1 миллиметр.

Если вам нужен более мощный аппарат, то вы можете использовать два трансформатора или больше. Если имеется два одинаковых трансформатора, можете их объединить в один источник тока для работы с толстыми металлами. Подобным образом можно соединять и больше, чем два трансформатора, если это позволяет сеть.

Но помните, что слишком мощный трансформатор вызывает значительное падение напряжения в сети, приводит к миганию лампочек, срабатыванию предохранителей и жалобам соседей. Поэтому мощность самодельного аппарата для точечной сварки обычно ограничивается значениями, обеспечивающими силу сварочного тока в пределах 1000-2000 Ампер. Нехватку силы тока можно компенсировать с помощью увеличения времени сварочного цикла.

Конструкция электродов

В качестве электродов принято использовать стержни из меди. Чем толще вы возьмете электрод, тем лучше. Хорошо, если диаметр электрода будет не меньше диаметра провода. Для самодельных не слишком мощных аппаратов подходят жала от паяльников большой мощности. Периодически рекомендуется подтачивать электроды, потому что они теряют свою форму. Электроды со временем полностью стачиваются и требуют замены.

Длина провода, который идет от трансформатора к электроду, должна быть минимальной. Помните, что должно быть минимальное количество соединений, потому что на каждом соединении осуществляется потеря мощности. На оба конца кабеля желательно надеть медные наконечники для соединения с электродами и установки точечной сварки.

Наконечники спаяйте с проводом, его жилы тоже спаяйте. Дело в том, что в месте контактов со временем, а может и при первом запуске, совершается окисление меди, которое приводит к росту сопротивления и большим потерям мощности, из-за чего ваш аппарат точечной сварки может и вовсе перестать сваривать.

Из-за большого диаметра наконечника для провода и самого провода их непросто спаять, однако эту задачу можно облегчить с помощью покупки луженных наконечников для пайки. Неспаянные соединения наконечников и электродов тоже создают сопротивление и окисляются, но так как нужны съемные электроды, то при замене каждый раз отпаивать старые наконечники и припаивать новые неудобно.

Сделайте нижний электрод неподвижным и изолируйте его от крепежных болтов и щечек шайбами и клейкой лентой. Чтобы закрепить электроды в держателях, можно использовать два болта или латунные шайбы. Держатели с электродами разведите пружиной в исходное положение. Самодельный сварочный аппарат для точечной сварки в сеть подключается при помощи автоматического выключателя, который рассчитан на ток не меньше 20 Ампер.

Органы управления

Единственные органы управления – выключатель и рычаг. Между электродами силы сжатия должно быть достаточно для обеспечения контакта деталей между электродами. Помните, что чем толще листы, которые вы свариваете, тем сила сжатия должна быть больше. Слишком большое усилие прижима у самодельных приборов можно создать зажимом - рычажным и рычажно-винтовым. Возможны и прочие методы, которые требуют разного оборудования.

Выключатель необходимо устанавливать в цепь первичной обмотки, так как в цепи вторичной обмотки присутствует большой ток, а выключатель дополнительно создает сопротивление. Выключатель в ситуации рычажного прижимного механизма необходимо монтировать на рычаге, чтобы можно было давить на рычаг одной рукой и включать ток. А второй рукой будете придерживать свариваемые детали.

Выключать и включать сварочный ток нужно исключительно при сжатых электродах, иначе возникнет интенсивное искрение, которое приводит к подгоранию электродов. Рекомендуется использовать процедуру принудительного охлаждения аппарата при помощи вентилятора. При отсутствии вентилятора необходимо постоянно осуществлять контроль температуры трансформатора, электродов, токопроводов и делать перерывы для предотвращения их перегрева.

Таким образом, сегодня покупка сварочного аппарата - небольшая проблема. В любом специализированном магазине вы сможете отыскать аппарат точечной сварки различной мощности от разных производителей. Однако не все аппараты отвечают требованиям, которые предъявляемым домашними мастерами. А чтобы собрать самостоятельно такой аппарат, достаточно всего лишь поинтересоваться, как сделать точечную сварку, приготовить схему аппарата, узлы и детали для сборки, а также паяльник.