Какую конденсатор для дуговой сварки. Сварочный аппарат для контактной сварки конденсаторного типа. Требования к конденсаторной сварке

Для создания прочных металлических соединений сплавов, разнородных и однородных материалов на уровне межатомных связей используется контактная сварка. Во время этого процесса электрический ток нагревает металл до появления пластической деформации, а само соединение происходит за счет дополнительного прижимания частей друг к другу. Одним из вариантов точечной сварки является конденсаторная. Главным отличием этого процесса от других является способ накопления энергии для расплавления металла. Конденсаторная сварка проводится с применением предварительно запасенной на конденсаторах энергии.

Основными частями оборудования будут один или несколько конденсаторов, которые накапливают заряд за счет поступления из источника постоянного напряжения. При достижении определенного уровня заряда электроды с конденсаторов подключают к точкам сварки. Электрический ток обеспечивает быстрое и сильное нагревание поверхности, приводящее к расплавлению металла и образованию точеного сварочного шва. Обычно каждый разряд конденсатора длится всего лишь 1-3 миллисекунды, за счет этого нагрев вне самой зоны практически не происходит.

Применение конденсаторной сварки

Современные автоматические производства способны обеспечить создание до 600 разрядов аккумулятора и точек соединения в минуту с четким соблюдением качественных характеристик сварки и повторяемости всех манипуляций. При этом для работы оборудования не требуются расходники в виде электродов (как для инверторной сварки) или сварочной проволоки (как для аргонодуговой сварки). Кроме того, для проведения работ не нужна охлаждающая жидкость.

С помощью конденсаторной сварки в радиоэлектронике можно соединять детали, которые бояться перегрева и не могут быть скреплены обычными флюсами. Этот вид сварки можно использовать для микроскопических элементов.

Конденсаторная сварка особенно востребована в кузовном ремонте автомобилей. Разряд не деформирует стенки деталей и не прожигает их, поэтому необходимость в рихтовке отпадает.

На заметку. Этот вид сварки используют для ремонта и создания ювелирных изделий, в производстве часов, кино,- и фототехнике.

У конденсаторной сварки есть определенные недостатки, основным из которых является импульсная нагрузка. Эта нагрузка возникает в сети при быстром разряде конденсаторов. Такие импульсы создают помехи и могут привести к выходу из строя всего оборудования.

Виды сварки

Разряд от конденсаторов можно сразу пустить на место сварки или сделать это через вторичную обмотку конденсатора. В первом случае сварка будет называться бестрансформаторной, а во втором – трансформаторной. Первый вариант используется для стыковки, а последний вариант – при создании швов и в точечных работах.

При ударно-конденсаторной сварке детали соединяются во время удара конденсатора через токосъемные контакты, причем в некоторых случаях этими контактами могут быть сами детали.

Рассмотрим, как происходит этот процесс при приваре шпилек, которые одновременно будут исполнять роль токосъемных контактов. Сначала необходимо обеспечить касание конца метиза и поверхности, с которой он должен быть соединен. Затем через метиз в район сварки подается разряд конденсатора. В результате этого образуется микродуга, и температура значительно повышается. Место контакта шпильки и поверхности детали расплавляется. С помощью давления метиз погружается в расплавленный слой. Затем сплав остывает и одновременно укрепляется, а метиз приваривается.

При трансформаторной сварке конденсатор после заряда подключается к понижающему трансформатору по первичной обмотке. На вторичной обмотке возникает потенциал, который меньше входящего импульса. Далее идет разряд, конденсатор опять начинает заряжаться, и энергия идет по первичной обмотке трансформатора. Затем весь процесс повторяется. Эта технология позволяет делать точные сварные швы путем проведения нескольких циклов операций до 5 разрядов за секунду.

Для бытовых аппаратов обычно используется трансформаторная сварка, потому что бестрансформаторное оборудование более громоздкое. Только одна батарея из конденсаторов должна иметь емкость около 100 тысяч микрофарад. Можно использовать для этих целей ионистор – это суперконденсатор, по размерам соизмеримый с обычным электролитическим, но с намного большей емкостью. Однако использование ионистора приводит к значительному удорожанию оборудования. Поэтому вариант с трансформаторной сваркой более предпочтителен.

В современном оборудовании мощность и частота разрядов конденсаторов регулируется через PIC-контроллеры. Всеми манипуляциями управляют через компьютер, а большинство процессов автоматизировано. Для работы на таком оборудовании нужно не только полностью прочитать описание, но и пройти курсы по обучению.

Самодельная конденсаторная сварка

Существуют разные варианты для создания самодельных сварочных аппаратов. Простая точечная сварка своими руками может быть проведена с использованием споттера – прибора, используемого при кузовном ремонте автомобиля. По виду это оборудование представляет собой силовой блок, к которому прикреплены с помощью гибкого шланга электроды или сварочный пистолет.

Для того чтобы собрать такой сварочный аппарат, потребуются:

1. Трансформатор 5-20 Вт на 220 В с входным напряжением 5В – 1 штука;
2. Трансформатор не менее 1000 Вт – 1 штука;
3. Выпрямительные диоды с прямым током до 300 мА – 4 штуки;
4. Электроды (если есть, то можно взять сварочный пистолет);
5. Тиристор КУ 202 или Т142-80-16 (на схеме устаревший вариант ПТЛ-50) – 1 штука;
6. Электролитический конденсатор 1000,0 х25 В – 1 штука;
7. Медный провод с сечением от 35мм2 – минимум 1 метр.

Также необходимы предохранители и переключатели, а при желании и корпус.

Обратите внимание! В данной схеме можно использовать трансформатор от микроволновой печи, но этот прибор необходимо переделать путем удаления магнитных шунтов и вторичной обмотки. Далее следует на месте вторичной обмотки сделать несколько витков медного провода. Затем, меняя количество витков, нужно отрегулировать работу прибора.

Как происходит конденсаторная сварка своими руками? В конструкции споттера можно выделить 2 основных узла:

1. реле с тиристором V9;
2. сварочный трансформатор Т2.

Подключение обмотки идет через диодный мост V5-V8, в который диагонально подключено электронное реле. Во время работы в положении «Включено» у выключателя S1 напряжение от источника питания идет на первичную обмотку трансформатора Т1. За счет этого конденсатор заряжается. При этом у трансформатора Т2 обмотка обесточена, а тиристор V9 закрыт. При нажатии на кнопку S3 заряд от конденсатора через переменные резистор R1 поступает к управляющему электроду тиристора V9. Ток отрывает тиристор, напряжение идет через первичную обмотку трансформатора Т2, во вторичной обмотке возникает мощный импульс длительностью примерно в 0,1 секунды. По окончании разряда конденсатора С1 система приходит в первоначальное состояние.

Внимание! Во время разряда ток составляет 350-500 А. Использовать самодельный споттер надо с особой осторожностью.

Данный аппарат можно использовать для небольших сварочных работ, соединить с его помощью арматуру или трубы не получится.

Видео

Технология известна с 30-х годов прошлого столетия, однако, она не утратила актуальности и по сей день. Данный способ предназначен для скрепления маленьких деталей между собой, а популярнейшими материалами для таких процедур являются алюминий и медь. Благодаря простоте и возможности использовать устройство в частном производстве такая разновидность набрала популярность среди начинающих сварщиков, и её легко сделать самостоятельно.

Отличительные особенности

Стандартное сваривание подразумевает эксплуатацию сложной аппаратуры, где используются специальные электроды. Их прикладывают к обрабатываемой поверхности, что создаёт воспламенение обмотки, приводящее к расплавке металлопроката. Далее расплавленный металл перетекает в ванну, где после застывания скрепляет элементы. С таким делом справиться лишь опытный человек, а выделяемый газ и ультрафиолет окажут негативное следствие на организм. Следует отметить, что этой системой невозможно приварить мелкие составляющие.

Конденсаторная сварка не вредит экологии, а после манипуляций на плоскости практически не остаётся следов внешнего воздействия. Также этот подход поможет сэкономить электричество, и для процесса требуется минимум средств индивидуальной защиты. Прибор не требует охлаждения, и на всё уйдёт минимум времени. Особенным моментом можно назвать высокую точность и аккуратность соединения. Оборудование компактное, а область его применения – микросварка и электросварка больших сечений.

Принцип действия

Объекты плотно скрепляются двумя проводниками, на которые подаётся кратковременный разряд электричества. Подобная реакция основывает дугу, которая своим жаром расплавляет сталь. После импульса продолжается сжатие под нагрузкой, что делает общий шов для пары предметов. Если рассматривать мероприятие подробнее, то она проходит так:

• накопительные конденсаторы собирают нужную энергию, которая поступает через первичную цепь;
• при контакте электрода с обрабатываемым материалом поступает интенсивный всплеск частиц, способствующий нагреву и плавке металлопроката;
• далее всё происходит повторно и в такой же последовательности.

Деятельность можно проводить с ограниченным количеством прокатов, и с толщиной не более 0,15 см.

Важно! Такой манерой возможно приварить тонкую проволоку к твёрдой стальной поверхности, при этом химические составы сплавов могут значительно отличаться.

Нужно отметить, что результат присоединения получается с очень положительными свойствами, а для агрегата не придётся покупать расходные компоненты. Во время применения допускается проявление нагрузки, которая создаёт помехи в электросети. Несмотря на это, конденсаторный подход закрепления широко распространён как в крупной промышленности, так и в частном использовании.

Разновидности

Склёпывание обоих участков случается благодаря сильному электрическому влиянию, которое накапливается в двухполюсниках, а сам процесс разделяется на три категории:

• контактная подразумевает плотное прижатие обеих заготовок, и соприкосновение электродов к необходимому месту. В результате касания на небольшое пространство предмета подаётся электроэнергия, температура которой способствует расплавке и будущему прикреплению. Относительно напряжения, оно равно 15 кА, и действует на протяжении 0,3 сек;
• ударная технология также рассчитана на присоединение обоих элементов, однако, подача электричества осуществляется при помощи кратковременного удара. Срок операций уменьшается до 1,5 м/с, что сокращает область плавления;
• точечная техника. В этой ситуации понадобится два медных контакта, которые касаются объекта с двух граней. Интенсивность тока достигает 10 кА, а скрепление изделий случается в точке прикосновения.

Так можно проводить ремонт кабелей, восстановление бытовых электроприборов, переделку мелких автомобильных составных и иное. А главное достоинство – для неё не требуется покупать дорогостоящее оборудование. Аналог такой установки сможет сделать любой человек в домашних условиях.

Требования к конденсаторной сварке

Для изготовления высококачественной конструкции рекомендуется учитывать некоторые правила:

• создаётся хорошая поставка краткосрочного потока, с периодом деятельности не более одной миллисекунды;
• обеспечивается быстрое накопление новой энергии для следующего действия (за максимально короткий срок);
• проводники в силах крепко удерживать листы, при этом они должны быстро отсоединятся для снижения температуры;
• стержни выбираются из меди, а их толщина обязана быть в три раза больше, чем самое тонкое место листка;
• перед обработкой тщательно очищается объект от ржавчины, грязи и жира.

Конденсаторная сварка, созданная своими руками, будет хорошей только при наличии 2-х энергоблоков. Помимо прочего следует предусмотреть регулировку величины потока для разных типов работ, и позаботиться о высококачественных средствах безопасности.

Простая схема для точечной сварки

Тут актуально рассмотреть упрощённую модель, которая передаёт импульс через электромагнитное устройство. В ходе работы надлежит подключить первый провод непосредственно к детали, а второстепенный к передатчику. Прижатие составляющих возможно с использованием «крокодила». Схема прибора выглядит следующим образом: первичный трансформаторный моток подключается к сети (один его конец проводиться через диодный мост). К другой стороне этого же моста поступается сигнал с тиристора.

После запуска заряд будет накапливаться в транзисторах (они располагаются в цепочке полупроводникового приспособления и подключены к мосту трансформатора). С этого звена в дальнейшем будет браться электроток.

Последовательность происходит следующей манерой: сначала идёт зарядка двухполюсников от электросети. После пуска отключается зарядка, и ток переходит на электромагнитное устройство минуя резистор. Продолжительность можно контролировать при помощи специального регулятора.

Именно трансформатор относится к ключевым звеньям модуля. Его можно сформировать на подобии сердечника с габаритами 40 на 70 (длинна и ширина). Первичный слой изготавливается из 0,08 см кабеля, и оборачивается 300 раз. Вторичный делается проволочной шиной с размером 2 см, и ей делается 10 оборотов. Трансформатор можно взять любой, однако, его мощность обязана быть 10 Вт, а напряжение 15 В.

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.

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 мм 2 . 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.

Контактный блок

Приспособление отвечает за крепёж и перемещение стержней. В большинстве ситуаций установка предусматривает фиксацию ручного образца. Более качественное же фиксирует нижний, и делает подвижным верхний стержень (готовый блок напоминает слесарные тиски). Здесь закрепляется медный прут небольшой длинны и с окружностью 0.8 см. Он должен свободно двигаться в вертикальной плоскости. Нижний же остаётся в неподвижном состоянии. Также на верхней части устанавливается регулятор винтового образца, благодаря которому можно создать дополнительное давление. При этом верхняя площадка и основание энергоблока должны быть наделены хорошей изоляцией друг от друга. В некоторых моделях сверху можно прикрепить фонарь, это придаст дополнительное удобство для работы.

Подготовка изделий. Качественное склёпывание удастся при идеально чистых поверхностях. На них не должно быть грязи, коррозии, посторонних смесей и прочего.

Соединение частей. Здесь сплавы размещаются требуемым образом, устанавливаются между двумя контактами и ими же сдавливаются. После нажатия на кнопку запуска начинается процедура сваривания, а по окончанию электроды отсоединяются.

Повтор. Второй пункт повторяется до тех пор, пока вся площадь не будет надёжно сварена.

Также сварщику понадобятся вспомогательные строительные инструменты: зубило, молоток, циркуль, нож, наждака и иное. Ими проводиться подготовка, выравнивание и разметка металла. Несмотря на простоту всего процесса работник повинен строго соблюдать технику безопасности. Пренебрежение этого правила может привести к удару током или возгоранию.

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.

Принцип работы следующий.

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.

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.

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.

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. заключается в следующем:

1. В конденсаторах накапливается энергия в необходимом количестве.
2. 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.

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

Иногда используется соединение без трансформаторов. Конденсаторы в данном случае будут разряжать энергию на соединяемое основание. Допускаются следующие схемы зарядки:

1. 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.
2. 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.

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

Факторы, от которых зависит качество сварки:

1. 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.
2. 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.
3. Чтобы была возможность улучшить кристаллизацию расплавленной заготовки, электроды понадобится разжать с небольшой задержкой после прохождения импульса сварки.
4. 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.
5. 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?

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.

Алюминиевые электролитические конденсаторы – один из главных элементов, обеспечивающих стабильность работы высокочастотных инверторов сварочных аппаратов. Надежные высококачественные конденсаторы для этого вида применения производят компании , .

В первых устройствах, использовавших метод электродуговой сварки, применялись регулируемые трансформаторы переменного тока. Трансформаторные сварочные аппараты наиболее популярны и применяются по сей день. Они надежны, просты в обслуживании, однако имеют ряд недостатков: большой вес, высокое содержание цветных металлов в обмотках трансформатора, малую степень автоматизации процесса сварки. Преодолеть эти недостатки возможно при переходе на более высокие частоты тока и уменьшении размеров выходного трансформатора. Идея уменьшить размер трансформатора за счет перехода от частоты электросети 50 Гц на более высокую родилась еще в 40-е годы XX века. Тогда это делали с помощью электромагнитных преобразователей-вибраторов. В 1950 году для этих целей стали использовать электронные лампы – тиратроны. Однако в сварочной технике использовать их было нежелательно по причине низкого КПД и невысокой надежности. Широкое внедрение полупроводниковых приборов в начале 60-х годов привело к активному развитию сварочных инверторов, сперва – на тиристорной основе, а затем – на транзисторной. Разработанные в начале XXI века биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT-транзисторы) дали новый импульс развитию инверторных аппаратов. Они могут работать на ультразвуковых частотах, что позволяет значительно уменьшить размеры трансформатора и массу аппарата в целом.

Упрощенно структурную схему инвертора можно представить из трех блоков (рисунок 1). На входе стоит бестрансформаторный выпрямитель с параллельно подключенной емкостью, позволяющей поднять напряжение постоянного тока до 300 В. Инверторный блок производит преобразование постоянного тока в переменный высокочастотный. Частота преобразования доходит до десятков килогерц. В состав блока входит высокочастотный импульсный трансформатор, в котором происходит понижение напряжения. Данный блок может изготавливаться в двух вариантах – с использованием однотактных или двухтактных импульсов. В обоих случаях транзисторный блок работает в ключевом режиме с возможностью регулировки времени включения, что позволяет регулировать ток нагрузки. Выходной выпрямительный блок преобразует переменный ток после инвертора в постоянный ток сварки .

Принцип работы сварочного инвертора заключается в поэтапном преобразовании сетевого напряжения. Вначале сетевое переменное напряжение повышается и выпрямляется в предварительном блоке выпрямления. Постоянное напряжение питает высокочастотный генератор на IGBT-транзисторах в инверторном блоке. Высокочастотное переменное напряжение преобразовывается в более низкое с помощью трансформатора и подается на выходной выпрямительный блок. С выхода выпрямителя ток уже можно подавать на сварочный электрод. Ток электрода регулируется схемотехнически путем контроля глубины отрицательной обратной связи. С развитием микропроцессорной техники начали производство инверторных полуавтоматов, способных самостоятельно выбирать режим работы и осуществлять такие функции как «антизалипание», высокочастотное возбуждение дуги, удержание дуги и другие.

Алюминиевые электролитические конденсаторы в сварочных инверторах

Основные компонентные составляющие сварочных инверторов – это полупроводниковые компоненты, понижающий трансформатор и конденсаторы. Сегодня качество полупроводниковых компонентов столь высоко, что при правильной их эксплуатации проблем не возникает. Ввиду того, что устройство работает на высоких частотах и достаточно больших токах, особое внимание следует уделить стабильности работы аппарата – от нее напрямую зависит качество производимых сварочных работ. Наиболее критичными компонентами в данном контексте являются электролитические конденсаторы, от качества которых сильно зависит надежность аппарата и уровень вносимых в электрическую сеть помех.

Наиболее распространенными являются алюминиевые электролитические конденсаторы. Они лучше всего подходят для использования в первичном источнике сетевого ИП. Электролитические конденсаторы имеют высокую емкость, большое номинальное напряжение, малые габариты, и способны работать на звуковых частотах. Такие характеристики относятся к несомненным достоинствам алюминиевых электролитов.

Все алюминиевые электролитические конденсаторы представляют собой последовательно наложенные слои алюминиевой фольги (анод конденсатора), бумажной прокладки, еще одного слоя алюминиевой фольги (катод конденсатора) и еще одного слоя бумаги. Все это сворачивается в рулон и помещается в герметичный контейнер. От анодного и катодного слоев выводятся проводники для включения в цепь. Также алюминиевые слои дополнительно протравливают с целью увеличения площади их поверхности и, соответственно, емкости конденсатора. При этом емкость высоковольтных конденсаторов возрастает примерно в 20 раз, а низковольтных – в 100. Помимо этого вся данная конструкция обрабатывается химическими веществами для достижения требуемых параметров.

Электролитические конденсаторы имеют достаточно непростую структуру, что обуславливает сложность их изготовления и эксплуатации. Характеристики конденсаторов могут сильно меняться при разных режимах работы и климатических условиях эксплуатации. С ростом частоты и температуры снижается емкость конденсатора и ЭПС. При снижении температуры емкость также падает, а ЭПС может возрастать до 100 раз, что, в свою очередь, снижает предельно допустимый ток пульсаций конденсатора. Надежность импульсных и входных сетевых фильтрующих конденсаторов, в первую очередь, зависит от их предельно допустимого тока пульсаций. Протекающие токи пульсаций способны разогревать конденсатор, что служит причиной его раннего выхода из строя.

В инверторах основные назначения электролитических конденсаторов – повышение напряжения во входном выпрямителе и сглаживание возможных пульсаций.

Значительные проблемы в работе инверторов создают большие токи через транзисторы, высокие требования к форме управляющих импульсов, что подразумевает использование мощных драйверов для управления силовыми ключами, высокие требования к монтажу силовых цепей, большие импульсные токи. Все это в значительной степени зависит от добротности конденсаторов входного фильтра, поэтому для инверторных сварочных аппаратов нужно особо тщательно подбирать параметры электролитических конденсаторов. Таким образом, в предварительном блоке выпрямления сварочного инвертора наиболее критичным элементом является фильтрующий электролитический конденсатор, установленный после диодного моста. Рекомендовано устанавливать конденсатор в непосредственной близости к IGBT и диодам, что позволяет устранить влияние индуктивности проводов, соединяющих устройство с источником питания, на работу инвертора. Также установка конденсаторов рядом с потребителями уменьшает внутреннее сопротивление переменному току источника питания, что предотвращает возбуждение усилительных каскадов.

Обычно фильтрующий конденсатор в двухполупериодных преобразователях выбирают таким, чтобы пульсации выпрямленного напряжения не превышали 5…10 В. Следует также учитывать, что на конденсаторах фильтра напряжение будет больше в 1,41 раза, чем на выходе диодного моста. Таким образом, если после диодного моста мы получим 220 В пульсирующего напряжения, то на конденсаторах будет уже 310 В постоянного напряжения. Обычно же рабочее напряжение в сети ограничивается отметкой в 250 В, следовательно, на выходе фильтра напряжение будет 350 В. В редких случаях сетевое напряжение может подниматься еще выше, поэтому конденсаторы следует выбирать на рабочее напряжение не менее 400 В. Конденсаторы могут иметь дополнительный нагрев благодаря большим рабочим токам. Рекомендованный верхний диапазон температур – не менее 85…105°C. Входные конденсаторы для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения выбирают емкостью 470…2500 мкФ в зависимости от мощности аппарата. При неизменяемом зазоре в резонансном дросселе увеличение емкости входного конденсатора пропорционально увеличивает мощность, отдаваемую в дугу.

В продаже есть емкости, к примеру, на 1500 и 2200 мкФ, но, как правило, вместо одного используют батарею конденсаторов – несколько компонентов одинаковой емкости, включенных параллельно. Благодаря параллельному включению уменьшаются внутренние сопротивление и индуктивность, что улучшает фильтрацию напряжения. Также в начале заряда через конденсаторы протекает очень большой зарядный ток, близкий к току короткого замыкания. Параллельное включение позволяет уменьшить ток, протекающий через каждый конденсатор в отдельности, что увеличивает срок эксплуатации.

Выбор электролитов от Hitachi, Samwha, Yageo

На рынке электроники сегодня можно найти большое количество подходящих конденсаторов от известных и малоизвестных производителей. При выборе оборудования не следует забывать, что при схожих параметрах конденсаторы очень сильно отличаются качеством и надежностью. Наиболее хорошо себя зарекомендовала продукция от таких всемирно известных производителей высококачественных алюминиевых конденсаторов, как , и . Компании активно разрабатывают новые технологии производства конденсаторов, поэтому их продукция обладает лучшими характеристиками по сравнению с продукцией конкурентов.

Алюминиевые электролитические конденсаторы выпускаются в нескольких форм-факторах:

• для монтажа на печатную плату;
• с усиленными выводами-защелками (Snap-In);
• с болтовыми выводами (Screw Terminal).

В таблицах 1, 2 и 3 представлены серии вышеуказанных производителей, наиболее оптимальные для использования в предварительном блоке выпрямления, а их внешний вид показан на рисунках 2, 3 и 4 соответственно. Приведенные серии имеют максимальный срок службы (в рамках семейства конкретного производителя) и расширенный температурный диапазон.

Таблица 1. Электролитические конденсаторы производства Yageo

Таблица 2. Электролитические конденсаторы производства Samwha

Таблица 3. Электролитические конденсаторы производства Hitachi

Как видно из таблиц 1, 2 и 3, номенклатурная база достаточно широка, и пользователь имеет возможность собрать конденсаторную батарею, параметры которой в полной мере обеспечат требования будущего сварочного инвертора. Наиболее надежными представляются конденсаторы компании Hitachi с гарантированным сроком эксплуатации до 12000 часов, в то время как у конкурентов данный параметр составляет до 10000 часов в конденсаторах Samwha серии JY и до 5000 часов в конденсаторах Yageo серий LC, NF, NH. Правда, этот параметр не указывает на гарантированный выход конденсатора из строя по истечении указанного строка. Здесь имеется в виду только время использования при максимальной нагрузке и температуре. При использовании в меньшем диапазоне температур срок эксплуатации, соответственно, возрастет. По истечении указанного строка возможно также уменьшение емкости на 10% и увеличение потерь на 10…13% при работе на максимальной температуре.