Домашний инструмент: контактная точечная сварка своими руками

Прибор точечной контактной сварки может пригодиться при сборке изделий из тонкого стального листа от 0,1 до 4 мм, для работ с металлом на СТО при рихтовке вмятин, сварке небольших деталей в гараже. Промышленные образцы устройств стоят не дешево, а вот собрать прибор контактной точечной сварки своими руками можно практически из подручных средств. Единственное, с чем придется повозиться, так это с поиском электрического трансформатора. В этом обзоре расскажем об устройстве и принципе действия прибора, схемах сборки аппарата, а также предложим несколько идей по созданию самодельного инструмента.

Клещи для точечной сварки АТС 3 ELITECH.

Контактная точечная сварка – что это такое и где используется

Точечная контактная сварка относится к типу термомеханической сварки. Процесс работы на нем включает следующие этапы:

1. Совмещают детали в необходимом положении.
2. Прижимают их между электродами аппарата, последние выступают в качестве прижимного механизма.
3. В точке стыковки клещей подается разряд, происходит нагрев, деформируясь под воздействием тока, делали прочно соединяются между собой.

Мастеров привлекает еще и то, что приборы такого плана можно собрать буквально из хлама, а процесс сварки максимально опрятен и автоматизирован. Очень часто такие аппараты можно встретить на СТО. Точечная сварка своими руками для сварки автомобиля позволяет выровнять вмятины без необходимости демонтажа элементов кузова, а также провести ремонт труднодоступных конструкций.

Точечная сварка своими руками для сварки автомобиля:

Некоторые промышленные образцы способны выполнять до 600 операций в минуту. Инструмент применяется при клепании металлических конструкций до 4 мм. Такой тип пайки используется при сварке арматур, плоских и угловых сеток, а также каркасов. Таким способом удобно соединять пересекающиеся стержни или стержни с плоскими элементами: листом, полосой, швел­лером и другие конструкции.

Точечная сварка способна решить целый ряд сложных задач:

1. Обеспечивает точечное и бережное соединения изделий без перегрева лишней поверхности.
2. Способна соединить металлы разной конфигурации: черные и цветные.
3. Прекрасно скрепляет профили на сгибах, а также пересекающиеся металлические заготовки, особенно в труднодоступных местах.
4. Места сварки отличаются высокой прочностью и устойчивостью к дальнейшей деформации.

Этапы работы

Условно точечная сварка разделяется на три шага, пройдя которые вы получаете готовую контактную самодельную точку, скрепляющую две заготовки. Для создания последующих точек процесс повторяется в том же порядке.

Давайте приступим к работе по следующей схеме:

1. Фиксирование детали в зажиме между электродами аппарата. На деталь сразу производится определённое заданное давление, которое деформацию на микронеровностях.
2. После плотной фиксации и необходимого сжатия происходит подача электрического импульса. Впоследствии чего металл разогревается до предельных температур и в месте соприкосновения электродов начинает плавиться, и заготовки соединяются. Жидкая фаза металла связывается, образуя цельное соединение, которое стаёт максимально приближённым к прочности самого материала.
3. Подача импульса прекращается. Место сваривания охлаждается и происходит окончательный процесс кристаллизации. Убирать усилил сжатия необходимо через определённый промежуток времени, так как в процессе остывания металл при сжатии набирает более мелкозернистой структуры. Ещё лучше сжатие увеличить, так эффект будет ещё сильнее и соединение получится более однородным.

При необходимости создания множества сварочных соединений повторяем весь цикл. Если же есть потребность сделать очень много таких точек, тогда можно использовать аппарат, у которого контактная сварка происходит сразу в нескольких указанных точках. Так, вы сэкономите время и будете работать более продуктивно.

Принцип действия и устройство аппаратов точечной контактной сварки

После того, как металлические пластины, которые необходимо сварить, зажимаются электродами, на них подается кратковременный импульс электротока большой силы. Время импульса подбирается в зависимости от характеристик двух свариваемых металлов. Обычно разряд длится от 0,01 до 0,1 доли секунды.

Когда импульс проходит сквозь металл, детали расплавляются и между ними образуется общее жидкое ядро и пока оно не застынет, свариваемые поверхности необходимо удерживать под давлением.

Давление на детали снимается постепенно, если необходимо сковать листы на более глубокую толщину относительно друг друга на финальной стадии давление усиливается, это позволит достичь максимальной однородности металлов в месте сварки.

Важно! Чтобы повысить качество сварки важно предварительно обработать поверхности деталей для удаления оксидной пленки или коррозии.

Предварительная подготовка металла

Для точечной сварки важно предварительно подготовить металл. Стыки в обязательном порядке зачищаются от оксидной пленки, ржавчины и прочих загрязнений. Конечно, это можно и не делать. Но в таком случае теряется мощность при выполнении сварочных работ. Соответственно добиться качественного соединения заготовок будет очень сложно. Помимо этого, повышение мощности влечет ускорение износа сварочного аппарата.

Для зачистки кромок применяются разные материалы и оборудование: щетка по металлу, наждачная бумага, болгарка, аппараты пескоструйной обработки. Если же заготовки небольшого размера, то их можно вытравливать в специальных растворах.

Отдельного внимания заслуживают вопросы подготовки алюминия и его сплавов. На их поверхности есть защитная пленка, сформированная из оксида металла. Она не дает металлу хорошо прогреться и препятствует формированию качественного шва. Ее удалению следует уделить максимум сил и внимания.

Виды контактной сварки

Точечная сварка – один из самых популярных видов контактной сварки в домашних условиях. Однако, есть еще два типа сварки этой категории, которые используются чаще всего на заводах и в специализированных металлообрабатывающих цехах.

1. Шовная контактная сварка.Принцип действия шовной контактной сварки не отличается от точечной. Привычные нам щипцы заменяют специальные медные ролики. Сварка в этом случае происходит точечно, но на определенном расстоянии, а сварочный шов напоминает дорожку из отдельных сваренных участков.

   

2. Стыковая контактная сварка. Этот тип сварки отличается большей площадью одномоментной сварки. Электрический ток переменного импульса подается на свариваемые изделия, контактирующие в стыках. Таким образом, во время подачи импульса нагрев происходит по всей площади касания, еще её называют площадью сечения. Процесс этот полностью механизирован, поэтому для самостоятельной сборки в домашних условиях не подходит.

   

3. Конденсаторная сварка. По такому же принципу работает и конденсаторная сварка. Ее применяют в тех сферах промышленности, где сплавляются миниатюрные детали толщиной от 0,5 – до 1,5 мм. Такой тип сварки используется в сфере электроники и приборостроения. Преимущество в том, что она практически не оставляет следов и не прожигает металл.

   

Электроды, технические характеристики и особенности использования

• Качество сварки зависит также и от правильного выбора диаметра медного электрода. Диаметр точки соединения должен превышать толщину самого тонкого элемента сварного соединения быть в 2 — 3 раза.
• Прижимом деталей в момент прохождения сварочного импульса обеспечивается образование около расплавленного ядра особого уплотняющего пояска, препятствующего выплеску расплавленного материала из зоны сварки. В результате никаких дополнительных мер защиты места соединения не требуется.
• Для улучшения кристаллизации расплавленного металла электроды надо разжимать с небольшой задержкой после прохождения сварочного импульса.
• Для получения качественного и надежного сварочного шва соединяемые поверхности следует предварительно подготовить, в частности, очистить от ржавчины.
• Промежуток между точками соединения должен обеспечивать уменьшение шунтирования тока сквозь соседние точки. Например, для сварки двух (трех) деталей толщиной от 1 до 8 мм каждая, расстояние между точками соединения изменяется соответственно от 15 (20) до 60 (100) мм.

Качество материалов

• Электроды, применяемые для точечной сварки, должны обеспечивать прочность в интервале рабочих температур, высокую тепло- и электропроводность и легкость механической обработки. Этим требованиям соответствуют специальные бронзы с включением кобальта или кадмия, холоднокатаная электролитическая медь и медные сплавы с содержанием хрома, а также сплав на вольфрамовой основе.
• По значениям электро- и теплопроводности медь значительно превосходит бронзы и сплавы, но в 5 — 7 раз хуже их по показателям износостойкости. Поэтому наилучшим сплавом для изготовления электродов считается сплав типа ЭВ, представляющий из себя почти чистую медь с 0,7% добавкой хрома и 0,4% цинка. С целью уменьшения износа электродов при эксплуатации рекомендуется применять их интенсивное охлаждение водой.

Изготовление своими руками контактной сварки из микроволновки

Многие мастера задаются вопросом как из микроволновки сделать сварочный аппарат. На самом деле, самое сложное в этом процессе – разобрать и подготовить трансформатор.

Варианты самодельного сварочного аппарата точечной сварки из микроволновки:

Какие инструмент нужны для работы

Для работы нам потребуются следующие инструменты и комплектующие:

1. Трансформатор, который мы демонтируем из микроволновки. В зависимости от мощности инструмента можно использовать два или три.
2. Толстый медный провод.
3. Электроды (медные или покрытые сплавом меди), которые мы будем использовать в будущем вместо зажимов.
4. Рычаг для ручного зажима.
5. Основание для сварочного аппарата.
6. Кабели и обмоточные материалы.
7. Набор отверток и болгарка для вскрытия трансформатора.

Важно! Для бытового использования подходит электролитическая медь и ее смеси с маркировкой ЭВ.

Как подготовить к работе силовую часть установки – трансформатор

Трансформатор – сердце прибора. Самый простой способ добыть его – вынуть из старой, но еще работающей, микроволновки. Минимальная мощность устройства должна на выходе составлять 1 кВт. Такая мощность будет достаточной, чтобы сваривать контактным способом листы до 1 мм.

Для нас ценность имеет не сам трансформатор, а его магнитопровод и первичная обмотка. Вторичную обмотку необходимо аккуратно демонтировать.

Извлечение из микроволновки и создание трансформатора контактной сварки

Для того, чтобы переделать его под наши нужды, необходимо болгаркой аккуратно вскрыть по сварочному шву корпус и добраться до магнитопровода.

Далее начинаем процедуру обмотки вторичной обмотки. Чаще всего для этих целей используется многожильный провод с сечением не менее 100 мм 2. Достаточно сделать 2-3 витка,так как напряжение в этом виде сварки не велико. Важно, чтобы изоляция этого провода была термостойкой.

Объединение трансформаторов для получения аппарата большей мощности

Однако, бывают случаи, что мощности одного трансформатора недостаточно и приходится соединять несколько приборов последовательно. В этом случае провод наматывается по очереди через каждую катушку, причем число витков на каждой из них должно быть одинаковым, иначе вы рискуете получить нулевое напряжение из-за возникшей противофазы.

Важно! Чем мощнее трансформатор, тем сильнее может быть скачок напряжения в электросети при тестовом включении прибора

Определение правильности последовательно присоединенных выводов

Для удобства работы одинаковые выводы провода обычно помечают. Но если этого нет, то их можно определить, последовательно соединив первичные обмотки двух трансформаторов. Далее вольтметром проверяем напряжение.

Если вольтметр показывает показания, равные по значению, но противоположные по знаку, то необходимо изменить последовательность присоединения вторичных обмоток трансформатора. При правильной сборке трансформаторов в цепь прибор дает удвоенное показание напряжение, полученное от двух вторичных обмоток.

Как и из чего сделать электроды для контактной сварки

Электроды для точечной сварки имеют разную форму и конфигурацию. Чем мельче размером обрабатываемая деталь, тем острее наконечник электрода.

По форме электроды могут быть прямые, изогнутые, с плоским наконечником или острым. Но чаще всего в практике используются электроды с конусовидными наконечниками. Для того, чтобы устройство не окислялось, электроды соединяют с рабочими проводами при помощи пайки. Однако, все равно в процессе работы они могут изнашиваться, поэтому их необходимо подтачивать (по аналогии с карандашом).

Электрод выполняет сразу несколько функций:

1. Прижимает обрабатываемые детали.
2. Проводит токовый разряд.
3. Отводит излишнее тепло.

Для правильного изготовления электродов обратимся к ГОСТу (14111-90), в котором уже оговорены все возможные диаметры данных элементов (10, 13, 16, 20, 25, 32, 40 мм). Это допустимые и рабочие показатели, отступать от которых не рекомендуется.

Важно! Диаметр электрода должен быть больше или равен диаметру рабочего провода.

Из чего состоит и как работает цепь управления точечной контактной сварки

В сварочном аппарате очень важный параметр – время воздействия на металл. Для регулировки этого показателя используются следующие элементы:

1. Электролитические конденсаторы С1-С6, с напряжением заряда не менее 50 вольт. Емкость конденсаторов составляет: для С1 и С2 – 47 мкФ, С3 и С4 – 100 мкФ, С5 и С6 – 470 мкФ.
2. Переключатели П2К с независимой фиксацией.
3. Кнопки (на схеме КН1) и резисторы (R1 и R2). Контакты кнопки КН1 должны быть: один – нормально-замкнутый, другой – нормально-разомкнутый.

Для установки выключателя следует выбрать первичную обмотку, точнее, ее цепь. Дело в том, что цепь вторичной обмотки отличается слишком большим током, что может стать причиной дополнительного сопротивления и сварки контактов.

Также необходимо создать достаточную силу сжатия, которая обеспечивается рычагом. Чем длиннее будет ручка, тем сильнее давление между электродами. Не забывайте, что включать оборудование необходимо при сведенных контактах, иначе произойдет искрение и их подгорание.

Совет! Прижимной рычаг можно оснастить прочным резиновым кольцом. Он облегчит нагрузочное усилие, а резинка зафиксирует его.

Следите за тем, чтобы оборудование для контактной сварки из микроволновки было надежно зафиксировано на столе, так как усилие может привести к его падению и выходу из строя. Для самодельного сварочного аппарата, сделанного своими руками из микроволновки, необходимо предусмотреть систему охлаждения. Для этих целей может быть использован вентилятор для ПК.

Статья по теме:

Споттер своими руками из микроволновки, из инверторного сварочного аппарата и аккумулятора: подробные пошаговые инструкции с фото – в нашей публикации.

Как испытать сварочник из микроволновки, сделанный своими руками

Проверка прибора осуществляется также вольтметром, а также путем визуального осмотра качества соединения проводов и целостности конструкции. После этого можно сделать пробный запуск. Он делается дважды: первый раз на минимальной мощности, а второй на максимальной.

Кроме этого необходимо изучить качество сварного шва. Существует несколько показателей, которые указывают на проблемы с прибором для контактной сварки, или нарушением правил работы с ним:

1. Непровар. Возникает из-за недостаточного нагрева места сварки. При этом снижается прочность изделия. Возникает непровар из-за падения напряжения в сети, слишком малого усилия в процессе варки, а также плохой очистки поверхностей свариваемых деталей.
2. Подплавление. Пережог деталей возникает из-за неправильно выбранной формы электрода, их смещением, а также перекосом деталей при их установке, наличие мелкого мусора в зоне сварки.
3. Трещины. Возникают из-за слишком быстрого охлаждения ядра сварки, а также неправильно подобранного диаметра электродов.

Для закрепления полученной информации предлагаем посмотреть видео как собрать аппарат для точечной сварки своими руками из микроволновки:

Возможные дефекты

Если вы решили в домашних условиях заниматься сваркой, тогда следует ознакомиться с возможными дефектами и их происхождением, чтобы избежать подобных ошибок. Рассмотрим самые распространенные дефекты, которые могут случиться во время точечной сварки:

• полный или частичный непровар может возникнуть из-за некачественных электродов, которые стоит заменить новыми, малой силой тока, или чрезмерным сжатием. Рассмотреть данную оплошность можно двумя способами: при внешнем осмотре или при использовании специального прибора для контроля сварки (радиационного или ультразвукового;
• трещины во время сварки могут возникать из-за сильного тока или некачественно зачищенных изделий, что из-за возникающего сопротивления нарушает температурный режим сварки;
• разрывы у кромок при сварке внахлест чаще всего происходят из-за того, что мастер слишком близко от края детали располагает сварную точку. То есть, необходимо рассчитывать так, чтобы нахлеста хватило на качественное соединение;
• внутренний выплеск – это такой дефект, при котором расплавленный металл «вылазит» за пределы ядра и создает между заготовками зазор. Основной причиной такой ошибки является длительный импульс или слишком большой ток, из-за чего ядро чрезмерно расплавляется. Чтобы этого избежать, важно ровно устанавливать электроды и контролировать силу тока. Чтобы аппарат настроить, рекомендуется несколько точек попробовать на черновом материале;
• наружный выплеск – это дефект, при котором расплавленная масса «вылазит» наружу. Он возникает в результате недостаточного сжатия деталей. То есть, отсутствует момент ковки, позволяющий соединить заготовки.
• вмятины от электрода остаются из-за малого диаметра электрода или чрезмерного сжатия. Из-за неправильно установленных проводников может увеличиваться зона расплавления, из-за чего возникают дефекты;
• прожог – самая частая ошибка, возникающая у начинающих мастеров при любом виде сварки. Она случается по нескольким причинам: малое усилие сжатия электродов, загрязненная поверхность заготовок или кончика проводника;
• смещение ядра происходит из-за неправильно установленных электродов по отношению у заготовкам;
• трещины внешние и внутренние бывают от сильного тока и длительного импульса или же от несвоевременного ковочного усилия.

Особенности изготовления своими руками контактной сварки из сварочного аппарата

Для сборки агрегата точечной сварки своими руками из сварочного аппарата нам потребуются следующие, ужа знакомые нам элементы: собственно, трансформатор, блок питания, система управления и выключатель.

Для удобства расчета количества витков для перемотки трансформаторной катушки можно воспользоваться формулой N = 50 / S, в которой N является количеством витков, а S – площадью сердечника (см²).

Особенность сборки точечной сварки из инвертора своими руками заключается в том, что прежде всего определяются параметры первичной катушки, производятся необходимые расчеты и только потом можно изготавливать вторичную обмотку. Важно качественно заземлить обе обмотки – так как сила тока в таких аппаратах существенно выше.

Особенности изготовления своими руками точечной сварки для литьевых аккумуляторов

Всем известно, что литиевые аккумуляторы очень боятся перегрева температур и прибор точечной контактной сварки поможет без проблем приварить к ним необходимые тончайшие элементы. Особенность конструкции в том, что сварочный аппарат управляется автоматически. Рассмотрим, как работает устройство для контактной сварки аккумуляторов своими руками.

Немного про сварочные работы

При правильно построенному процессу сварки и полном соответствии техническим нормам и требованиям, точечные соединения получаются невероятно крепкими, а качественными. Благодаря сильному разогреву металла и давлению, которое создаёт точечная сварка, соединения, может обретать крепость, приближенную к основному металлу, который сваривает аппарат.

В этой статье мы вам поможем разобраться с технологией контактной сварки и ответим на вопрос как сделать точечную сварку, расскажем о подготовке поверхности, выборе аппарата, электродов и прочих составляющих. Пошагово опишем схему сварочного процесса и укажем на возможные ошибки и дефекты, которые могут возникать. Объясним, что такое полярность и какая она бывает, а так же расскажем, как работать с тонкими материалами.

Как сделать своими руками клещи для контактной сварки

Изготовление и выбор клещей для точечной сварки – последний этап работы над сварочным аппаратом. Их выбор зависит от характера работ, системы привода, планируемого размера деталей, которые нужно сварить.

Для изготовления электродов клещей используется медь в прутках или бериллиевая бронза. Некоторые мастера в качестве электродов используют жало от мощных паяльников. Так или иначе, диаметр электродов не должен быть меньше чем у проводов, подводящим ток. А сами клещи необходимо тщательно сварить и заизолировать.

Создание электродов

Эти детали должны иметь высокую устойчивость к сильным перегревам. Тут отлично подойдут медные стержни с сечением не менее 15 мм. Можно сделать несколько контактов, которые будут иметь разную толщину. Таким образом можно проводить их замену в соответствии с проводимыми работами.

Ещё один вариант – использование двух жал от паяльника. Эти детали великолепно переносят большой жар, и прослужат долгое время.

Создание электродов

Процесс эксплуатации точечной микросварки, сделанной своими руками

1. Во время включения и выключения прибора электроды должны быть сжаты. Иначе вы рискуете сжечь их.
2. Очень важно заранее продумать систему охлаждения прибора. Особенно это касается аппаратов высокой мощности.
3. Перед работой важно проверить качество соединения всех элементов сети. А также изоляцию проводов.
4. Исключите работу с несколькими деталями подряд. Иначе вы рискуете перегреть прибор.
5. Перед работой проведите тестовый запуск на малой мощности.

Надеемся, что наши рекомендации будут полезны при сборке прибора для точечной сварки своими руками. Если у вас есть вопросы к автору статьи, задавайте их в комментариях и предлагайте свои варианты для решения задач по тестированию и сборке сварочных аппаратов.

Фазы процесса

Чтобы понять, как работает точечная сварка, стоит рассмотреть основные фазы процесса, а всего их три. Каждая имеет характерные особенности, которые оказывают влияние на итоговые результаты. В первой фазе производится сжатие металлических компонентов. Это вызывает появление пластичной деформации в области контакта. Для этих целей сварочное оборудование дополнено специальными клещами.

При проведении второй фазы подается ток к зоне контакта. Это вызывает расплавление металла в точке сваривания и образование расплавленного ядра. Пока проходит ток, наблюдается расширение ядра до максимальных показателей. Сжимание свариваемых компонентов вызывает образование пояса с плотной структурой вокруг жидкого ядра, именно он предотвращает выход расплавленного металла за пределы сварочной зоны.

Во время третьей фазы сварочный ток выключается, а металл в это время остывает и кристаллизуется. При охлаждении прижимное состояние элементов сохраняется некоторый период, это снимает напряжение.

Стоит отметить! Все важные требования и правила проведения работ указываются в ГОСТах и документации. А подробная схема точечной сварки с указателями поможет понять, как должен правильно проводиться процесс сваривания.