Схема и принцип работы самодельной конденсаторной сварки

Общая информация

Технология конденсаторной сварки была разработана еще в начале 20 века. За это время она не претерпела существенных изменений, а потому зарекомендовала себя как надежная и простая технология соединения металлов. При этом конденсаторная сварка получила большое распространение, чего поспособствовали ее достоинства.

У сварочного аппарата для конденсаторной сварки очень простая конструкция, такой агрегат даже можно собрать самому. Также на электрическую цепь оказываются небольшие нагрузки, а производительно высокая

Последнее достоинство особенно важно при выпуске крупносерийных изделий из металла

Но и это еще не все достоинства. При конденсаторной сварке используются кратковременные тепловые импульсы, их достаточно для формирования соединения, но недостаточно для перегрева металла. Благодаря такой особенности появляется возможность сварки тонких небольших деталей, которые легко деформируются под действием высоких температур.

К тому же, сварщику не нужно иметь какую-то особую квалификацию, чтобы заниматься таким видом работ. Не нужно знать множество нюансов и вдаваться в подробности. Вот почему такая сварка стала популярна у домашних мастеров.

Суть конденсаторной сварки схожа с контактной сваркой. Только в контактной сварке ток подается непрерывно, а в конденсаторной — импульсно, подача тока кратковременная, но очень мощная. Чтобы получить ток большой мощности при конструировании сварочного аппарата используют ёмкие конденсаторы.

С помощью технологии конденсаторной сварки можно быстро и качественно соединить разные типы сталей и цветные металлы. Перед проведением работ учитывается толщина и тип металла, а также его характерные особенности.

К примеру, если металл, с которым вы будете работать, склонен к деформациям и накоплению напряжения, то вам придется подкорректировать длину сварочного импульса. Это лишь одна из особенностей конденсаторной сварки. Если вам предстоят ответственные работы, то лучше ознакомьтесь с ГОСТами и прочими нормативными документами. Там все подробно расписано.

Разновидности

Точечная

Метод предназначен для соединения изделий с разными габаритами, например тонкой проволоки и листа металла. Соединение выполняется за счет короткого импульса тока, накопленного в конденсаторах. Широко применяется в электротехнической промышленности.

Стыковая

Свое название получила благодаря возможности выполнять сварку проводов малого сечения стык в стык. Выполняется методом оплавления или сопротивления. В первом случае перед соприкосновением концы деталей оплавляются, под действием электрической дуги. Затем приступают к сварке. Во втором случае все действия выполняются в момент соприкосновения заготовок.

Процесс эксплуатации точечной микросварки, сделанной своими руками

Во время эксплуатации сварочного аппарата не забывайте простое вправило: «Семь раз отмерь – один включи!»

Еще несколько правил, которые пригодятся для правильной работы и долгой эксплуатации прибора:

Во время включения и выключения прибора электроды должны быть сжаты

Иначе вы рискуете сжечь их.
Очень важно заранее продумать систему охлаждения прибора. Особенно это касается аппаратов высокой мощности.
Перед работой важно проверить качество соединения всех элементов сети

А также изоляцию проводов.
Исключите работу с несколькими деталями подряд. Иначе вы рискуете перегреть прибор.
Перед работой проведите тестовый запуск на малой мощности.

Сварочный аппарат из микроволновки

Прибор для точечной контактной сварки можно изготовить самостоятельно, использовав трансформатор от микроволновки.

При изготовлении такого сварочного прибора нужно взвесить, что будет дешевле – осуществить покупку инвертора или сделать самостоятельно, применив трансформатор из ненужной микроволновки.

Трансформатор – самая дорогая деталь нашего будущего самодельного прибора. Все остальные расходники – провода, кожух и основа, на которую будет производиться крепление, будут практически в любой мастерской.

Нам потребуется мощность трансформатора не менее 1 кВт. С помощью сварочного аппарата, использующего такой трансформатор, реально делать точечную сварку листов до 1 мм.

Удвоение мощности трансформатора позволит работать с листами до 1,8 мм толщиной. Трансформатор современной микроволновки может быть мощностью до 3 кВт.

Требуется вынуть трансформатор из металлического кожура и избавится от шунтов для ограничения тока и вторичной обмотки.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Советы по выбору рукава для газовой сварки

Микроволновая печь использует высокое напряжение, поэтому на первичной обмотке трансформатора присутствует меньшее количество петель, чем на вторичной.

Из-за этого появляется разность потенциалов. Наша задача – изменить вторичную обмотку, приспособив ее под цели контактной сварки.

Тщательно зачистите трансформатор от остатков вторичной проводки и шунтов, при необходимости используйте металлическую щетку или длинный узкий предмет (например, отвертку).

Нетронутой останется только первичная обмотка, вторичную будем делать заново.

Учитывая высокое напряжение, берем многожильную электрическую проводку с сечением не менее одного квадрата.

Видео:

Если будет использоваться цепь из двух или более трансформаторов, то выводы всех вторничных обмоток от них сводим в одну.

Когда использован один трансформатор, то корпус для него можно приспособить из той же микроволновой печи, уменьшив ширину и длину.

Для системы трансформаторов кожух можно сделать из железного листа, снабдив его изолирующим слоем. Вторичная обмотка формируется 2-4 витками провода.

Однако, толстый слой изоляции, в которую упакован провод, не даст загнуть его по катушке.

Двумя-тремя петлями провода мы добьемся напряжения в 2 Вт.

Для подвода тока к месту сварки создаем рычажный механизм, один рычаг которого жестко закреплен на основной поверхности (для удобства контактной сварки на этой же поверхности можно закрепить с помощью струбцин и трансформатор в кожухе).

Второй рычаг при опускании будет сдавливать детали. Выключатель вводим в цепь первичной обмотки и устанавливаем на верхний рычаг.

Это позволит одновременно сжимать деталь и пускать ток. Клещи в этом случае не используются, а сами наконечники предварительно паяются с проводами для предотвращения окисления.

При точечной сварке будем использовать стержни из меди толщиной больше, чем диаметр провода. В процессе работы их нужно подтачивать и при необходимости менять.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Советы по выбору сварочного полуавтомата

В ходе работы деталь зажимается с помощью рычагов между двумя электродами и пускается ток.

Технология применения конденсаторной сварки

Технология несложная и доступна для применения в домашних условиях. Прежде чем приступить к сварке, места соединений на заготовках очищают от грязи, ржавчины, окалины. Затем детали совмещают в нужном положении и кладут между электродами. С помощью рычага подвижным электродом заготовки прижимают друг к другу и нижнему контактору. Пусковой кнопкой подают импульс тока.

После окончания разряда электроды кратковременно удерживают в сжатом положении, чтобы расплавленный металл затвердел под давлением. Затем под верхний электрод подставляют следующее место сварки. Этой паузы достаточно для зарядки конденсатора. Операцию повторяют необходимое количество раз. По размеру участок сварки должен в 2 -3 раза превышать толщину тонкой заготовки.

Если требуется сварить деталь толщиной до 0,5 мм с массивной заготовкой, пользуются упрощенным способом. Один из электродов крепят зажимом к любому месту толстой заготовки, а вторым рукой прижимают тонкую к точке сварки. Нажимают пусковую кнопку и т. д.

https://youtube.com/watch?v=r1QapZoJ5J4

После сборки конденсаторного аппарата можно заняться его усовершенствованием. Сделать пусковую кнопку в виде педали, чтобы освободить руки, собрать светодиодный блок индикации уровня заряда конденсаторной батареи. Если вместо простого использовать автотрансформатор, можно регулировать напряжение разряда в широком диапазоне.  Полезно составить таблицу режимов сварки в зависимости от марки и толщины металла, изменяя количество витков и сопротивление резистора в цепи управления тиристором.

Преимущества и недостатки

У контактной сварки довольно много достоинств, благодаря которым она стала так популярна в последнее время. Прежде всего, такой метод сварки потребляет очень мало энергии при высокой производительности. Ведь метод контактного соединения очень быстрый и на формирование одной сварной точки уходит менее секунды. Качество получаемых швов на высоком уровне, соединения получаются прочными и долговечными.

Не требуется особых знаний, контактной сваркой может заниматься мастер без специальной квалификации. Также возможна полная автоматизация рабочего процесса, вплоть до отсутствия необходимости находиться у станка. Профессиональные станки без проблем встраиваются в крупные сборочные линии.

Также не нужно использовать дополнительные комплектующие, вроде покрытых стержней, флюсов, газов и прочего

Отсюда и высокая экологичность контактной сварки, что тоже важно в условиях современного производства. Еще один плюс — простота сварки сложных металлов

Вам под силу сварка нержавеющей стали, алюминия и цветных металлов. При этом не нужно использовать инертный газ или неплавящиеся стержни.

Но, как и у всех видов сварки, у контактного метода есть свои недостатки. Самый главный — высокая цена на профессиональное сварочное оборудование. Чтобы укомплектовать небольшой завод необходимым количеством аппаратов для контактной сварки нужно иметь немалый бюджет. Не говоря уже о покупке аппарата для домашней сварки.

Кроме того, такие аппараты требовательны к источнику питания. Им необходимо выдавать ток большого значения, минимум 1000 ампер. А для этого необходимо мощное и стабильное электронапряжение.

Начинающие сварщики, пожалуй, отнесут к недостатку тот факт, что правила контактной сварки регламентируются отдельным ГОСТом и они довольно строгие. Если хоть один пункт из правила не будет соблюдаться, то такую деталь просто не примут на следующий производственный этап. Проще говоря, уклониться от работы не получится. Мы не считаем это недостатком, ведь соблюдение технологии сварки и дальнейший контроль качества — это залог прочной и долговечной металлоконструкции.

Техника безопасности

Во время эксплуатации аппарата для контактной сварки нужно соблюдать простые меры предосторожности. С их помощью можно избежать поломки оборудования и снизить риск получения какой-либо серьёзной травмы (ожог от попадания раскалённого металла, удар электрическим током, раны, нанесённые движущимися частями устройства)

Основные правила техники безопасности:

Запрещается выполнять какие-либо сварочные работы с незаземленным устройством.
Чтобы избежать поражения электрическим током, не рекомендуется эксплуатировать аппарат, имеющий повреждения в защитном корпусе.
Рабочий должен иметь прямой доступ к устройству аварийного отключения.
Включать прибор можно только сухими руками. При этом также нужно проверить пространство вокруг аппарата на наличие влаги.
Перед началом сварки мастер должен стать на резиновый коврик и проверить всё защитное обмундирование.
Сварку на конденсаторах может выполнять только высококвалифицированный опытный рабочий.
При смене электродов или установке детали необходимо обеспечить защиту рук и глаз от воздействия высоких температур.
Рабочее место должно быть огорожено со всех сторон

Такая мера предосторожности поможет избежать возгорания в случае отлетания капель горячего металла.
Около сварочного аппарата нельзя хранить горючие и легковоспламеняющиеся материалы.
Если работа выполняется в полностью закрытом помещении, то необходимо обеспечить хорошую вентиляцию для удаления вредных паров.
При возникновении какой-либо неисправности следует сразу же приостановить процесс сварки и отключить аппарат от источника питания.

Технологические особенности

Технология, при которой место соприкосновения двух соединяемых металлов подвергается механическому усилию сжатия и последующему нагреву в результате пропускания электротока, называется контактной сваркой.

Конденсаторная сварка (КС) представляет одну из разновидностей подобной технологии с использованием аккумулированной энергии. Основное её отличие – кратковременная подача тока на стык, обусловленная временем разряда конденсаторов.

Внимание! Источником энергии электрического тока, проходящего через место контакта, служат конденсаторы, имеющие большую ёмкость. Разряжаясь через сварочную зону, они расплавляют металлы. Время воздействия тока на шов минимизировано (до 3 мс), тем самым нагрев получается дозированный и максимально нацеленный на место контакта

Этим обеспечивается устойчивое качество соединения деталей в местах стыка

Время воздействия тока на шов минимизировано (до 3 мс), тем самым нагрев получается дозированный и максимально нацеленный на место контакта. Этим обеспечивается устойчивое качество соединения деталей в местах стыка.

Используемое оборудование

Существует деление установок на трансформаторные и безтрансформаторные модели. Наличие трансформатора позволяет регулировать напряжение заряда и ток разряда. Использование при разряде понижающего трансформатора даёт увеличение сварочного тока.

У безтрансформаторного оборудования свои плюсы: конструктивная простота и возможность образования теплового поля непосредственно в зоне сопротивления контакта (на плоскости). В этом случае импульс тока, доходящий до 100 А, действует на заготовки в течение 0,005 с. При необходимости токи увеличивают до 1,2 кА (при U = 60 V) и воздействуют на детали до 0,6 с.

Основные приёмы

Соединение двух металлов с помощью КС можно выполнять несколькими способами. К ним относятся следующие категории подобной технологии:

• точечная – применяется для сопряжения элементов, у которых большая разница в толщине материала (лист и шпилька), а также используется для выполнения электровакуумных электронных изделий и в точном приборостроении;
• шовная или роликовая – с помощью такой технологии соединяют мембраны и сильфоны, контактными электродами служат ролики, а место соединения являет собой сплошной шов;
• стыковая – разряд сначала оплавляет концы заготовок, потом их прижимают (метод оплавления), или ток подают в момент соприкосновения поверхностей (метод сопротивления).

Информация. Метод оплавления требует обязательного наличия выступа на привариваемых деталях. Это цилиндр диаметром 0,6-0,8 мм и высотой 0,55-0,75 мм. Такой выступ позволяет точно позиционировать место сварки и гарантировать устойчивую дугу горения по всей поверхности при разряде конденсатора.

Основные преимущества

К плюсам КС можно отнести следующие моменты:

• прочность места соединения;
• малая потребляемая мощность агрегатов;
• возможность автоматизации работы;
• большая производительность при простоте процесса;
• узкий сектор температурного воздействия;
• отсутствие всплесков нагрузки в сети питания при наличии больших сварочных токов.

Некоторые недостатки

Наличие специальных сварочных устройств и дополнительного оборудования, лимит на применение больших сечений могут вполне считаться минусами подобной технологии.

Конденсаторная сварка своими руками

Сейчас в магазинах можно найти большой ассортимент аппаратов для конденсаторной сварки на любой вкус и кошелек. Для новичков изготавливают бюджетные компактные модели, а мастерам своего дела предлагают профессиональное высокопроизводительное оборудование. Но что делать, если даже бюджетные модели вам не по карману или же вы просто хотите испробовать данный метод в своей практике без особых трат?

Вы можете сами собрать конденсаторный аппарат. Его конструкция и принцип работы крайне просты, так что вам будет достаточно минимальных знаний электротехники и простых инструментов. Далее вы прочтете подробное описание принципа работы, а пока можете ознакомиться со схемой ниже. Это схема конденсаторной сварки ударного типа от Aka Kasyan.

Итак, принцип работы. Сначала сварочный ток подают на первичную обмотку трансформаторной катушки, также ток нужно подать на диодный мост. Затем на мост подается сигнал от тиристора. Предварительно тиристор должен быть подключен к кнопке, отвечающей за подачу импульса.

Далее, чтобы накопить сварочные импульсы нам нужно встроить конденсаторы в цепь тиристора. В то же время нужно подключить конденсатор к диодному мосту и первичной обмотке трансформатора. Вот и все.

При включении сварочника на конденсаторах начинает накапливаться электричество, которое аппарат получает от обычной розетки. Мы нажимаем кнопку и накопившееся электричество движется через резистор и тиристор, образуется импульс. Затем импульс поступает на электрод. При этом нужно остановить подачу электричества к сварочному аппарату.

Если вам нужно повторно зарядить конденсаторы, то отпустите кнопку и снова подключите аппарат к сети. Так вы разомкнете цепь между резисторами и тиристорами. Кроме того, вы можете регулировать длину импульса, это делается с помощью управляющих резисторов.

Это простейший аппарат для конденсаторной сварки. Естественно, вы можете его модернизировать, добавляя свои комплектующие и улучшая характеристики прибора. Мы лишь рассказали о принципах работы аппарата сварочного аппарата из конденсаторов.

Хотим дать вам несколько рекомендаций, какие комплектующие использовать, чтобы собрать базовый сварочный аппарат для конденсаторной сварки.

Мы рекомендуем использовать конденсаторы с емкостью от 1000 до 2000 мкФ. Этого будет достаточно для выполнения большинства работ. Для трансформатора лучше взять сердечник Ш40, толщина 60-70 миллиметров. В качестве управляющего элемента можете использовать тиристоры типа ПТЛ-50.

Для первичной обмотки хватит 280-300 витков медной проволоки диаметром 6-8 миллиметров. Для вторичной обмотки хватит около десяти витков медной шины. Ее сечение должно быть около 20 кв. мм. Входное напряжение должно обеспечиваться трансформатором, выдающим мощность не менее 10 Вт.

Это минимальный набор, который понадобится вам. Самодельная конденсаторная сварка стоит недорого, относительно стабильно работает и позволяет выполнить большинство бытовых задач. Конечно, такой прибор не будет работать так же четко и точно, как заводской сварочный аппарат. Так что не стоит выполнять с его помощью серьезные работы. Но вы все же можете обучиться базовым навыкам конденсаторной сварки с помощью самодельного аппарата.

Устройство и принцип работы споттера

Споттер состоит из следующих элементов:

• сварочного аппарата, который может быть трансформаторного или инверторного типа;
• кабелей (силового кабеля и кабеля массы);
• сварочного пистолета (стаддера);
• электрода с инерционным молотком.

При нажатии кнопки на стаддере на него начинает поступать ток. В зависимости от выбранного режима подача тока может быть постоянной или в виде одного короткого импульса. Далее, ток поступает на электрод, который может иметь наконечники разной формы.

Аппарат работает по следующему принципу.

1. Место на кузове автомобиля, которое требуется выровнять, зачищается от краски. Также следует зачистить небольшой участок для подсоединения кабеля массы.
2. К электроду споттера прикрепляется какой-либо крепежный элемент, например, шайба, и приваривается к месту рихтовки.
3. За шайбу цепляется инструмент для выравнивания, после чего вмятина вытягивается.

Вытягивание вмятин можно проводить и без приваривания крепежных элементов. В таком случае на электрод с инерционным молотком требуется установить заостренный наконечник. Электрод прикладывается к нужному месту детали, и наконечник приваривается к ней коротким разрядом тока. Далее, не отрывая электрода от детали, проводят удары молотком в обратном от наконечника направлении, тем самым вытягивая вмятину (по алюминию использовать обратный молоток нельзя). После устранения дефекта приваренный конец электрода легко отламывается.

Общие сведения

Конденсаторная сварка считается одной из самых часто применяемых. Свою популярность она получила благодаря высокому качеству соединения и его долговечности. Чтобы использовать её для своих целей, необходимо подробно изучить всю доступную информацию. Она поможет избежать ошибок в изготовлении устройства и процессе соединения деталей.

Достоинства и недостатки

Самодельная контактная сварка на конденсаторах часто применяется не только в промышленности, но и в домашних условиях. Для её осуществления достаточно небольшого помещения, в котором можно расположить малогабаритный аппарат.

Основные преимущества технологии:

• высокая производительность;
• возможность скрепления деталей, изготовленных из разных материалов;
• долговечность применяемого оборудования;
• малое тепловыделение;
• высокая точность и качество шва;
• отсутствие затрат на покупку дополнительных расходных материалов.

Несмотря на большое количество достоинств, у технологии есть и несколько недостатков

Их обязательно нужно принимать во внимание перед планированием и началом работы. В противном случае можно столкнуться с проблемами, которые снизят качество изделия и повлекут за собой дополнительные финансовые затраты

https://youtube.com/watch?v=ZyiICM-p5Ro

Среди основных недостатков выделяются такие:

• ограниченность размера сечения соединяемых деталей;
• кратковременность мощности процесса;
• помехи в сети, создаваемые импульсной нагрузкой.

Особенности применения

Во время конденсаторной сварки наблюдаются некоторые особенности, которые по-разному влияют на качество работы. Из-за этого следует учитывать все мельчайшие факторы и стараться добиться идеального результата.

Основные особенности:

1. Запас энергии для выполнения сварки производится в специальных конденсаторах, которые устанавливаются внутри аппарата.
2. Продолжительность процесса выделения энергии составляет от 1 до 3 миллисекунд. За счёт этого снижается термическое воздействие на зону, находящуюся вокруг места контакта.
3. Для выполнения сварки в домашних условиях необходимо подключать прибор к обычной электросети, а в промышленности — к специальным устройствам, обладающим высокой мощностью.
4. Лучше всего использовать конденсаторную сварку для ремонта кузова автомобиля или любого другого транспортного средства. С её помощью тонкий лист металла не будет подвержен деформации, что значительно улучшит качество выполненной работы.

Основные требования и технологические приёмы

Для того чтобы хорошо выполнить соединение двух деталей, необходимо принять во внимание основные требования к процессу. Они помогут избежать недочётов в работе и снизят риск возникновения непредвиденной ситуации

Условия проведения работы:

1. Для обеспечения максимально надёжного соединения необходимо в момент импульса оказывать достаточное давление контактных элементов на заготовки.
2. Разжимать электроды следует через небольшой промежуток времени после завершения импульса. Это поможет получить лучшую кристаллизацию деталей.
3. Поверхности скрепляемых деталей должны быть хорошо очищены от каких-либо загрязнений (ржавчина, плёнка окиси). Это позволит снизить сопротивление и увеличить воздействие тока на заготовку. При этом эффективность сварки значительно повысится.
4. При выборе электродов следует отдавать предпочтение медным стержням. Их диаметр в точке контакта должен быть в 3 или более раз больше толщины скрепляемых деталей.

Среди них выделяются следующие:

1. Точечная. Она используется для скрепления элементов, которые имеют различную толщину. Схема точечной сварки на конденсаторах предусматривает её использование в приборостроении и электронике.
2. Роликовая. Этот вид представляет собой несколько последовательных точечных соединений, которые образуют сплошной шов. В такой сварке используются электроды, имеющие форму вращающейся катушки.
3. Ударная. Она предназначается для создания цельных конструкций из деталей с небольшим сечением. Перед началом процесса подаётся дуговой заряд, который оплавляет края заготовок. Благодаря этому упрощается сваривание элементов после их соприкосновения.

https://youtube.com/watch?v=ndJBw3m8ABY

Аппарат с повышенной мощностью

Тут необходимо переделывать агрегат по другой методике, но это даст возможность сваривать более толстые листы и проволоку. Это также самодельная конструкция, но конденсаторная сварка получиться ничуть не хуже. Чтобы её сотворить потребуется: пускатель MTT4K с током 8 А и возвратным напряжением 800 В. К модулю управления присоединены тиристоры, пара диодов и один резистор.

Все реакции протекают, как и в предыдущем случае, но здесь нужно уделить внимание выбору конденсаторов. Их наличие – 3 пары со следующей мощностью:

• 1-я 47мкФ;
• 2-я 100мкФ;
• 3-я 470мкФ.

Герконовое реле

При этом напряжение повинно быть не меньше 50 В. Также потребуется герконовое реле с напряжением 20 В. Что касается обмотки, то тут понадобиться 1,5 мм провод и шина с 60 мм2. Сила электротока в зоне варки будет достигать 1500 А.

Разумеется, такой аппаратурой не получиться приварить трубы или арматуру, но для малых дел она будет отличным помощником.

Похожие записи:

Пугало в сад Дизайн дачного дома Станок для холодной ковки своими руками: чертеж и видео Монтаж труб пнд для летнего водопровода на даче Петрушка на подоконнике: фото, сорта, посадка и уход Сруб дома своими руками. подготовка участка под сруб. выбор и подготовка бревна сруба